USB鍵盤(pán)特殊功能鍵的實(shí)現

摘要： 本文較為詳盡地介紹了在USB多媒體鍵盤(pán)系統中，特殊功能鍵的實(shí)現方法。

關(guān)鍵詞： 通用串行總線(xiàn)；系統特殊功能鍵；用戶(hù)特殊功能鍵；報告描述符

引言

隨著(zhù)計算機接口技術(shù)的日新月異，傳統的PS2鍵盤(pán)已不再對市場(chǎng)形成壟斷，USB鍵盤(pán)正在逐漸擴大市場(chǎng)占有率。與此同時(shí)，USB鍵盤(pán)也在不斷完善自身的功能，由于傳統的107鍵結構鍵盤(pán)已無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，所以帶有特殊功能鍵的USB多媒體鍵盤(pán)也就應運而生。

USB

USB接口具有如下優(yōu)點(diǎn)：即插即用(Plug and Play)的特性，并具有自動(dòng)檢測的功能；可擴充到127個(gè)設備，支持熱插拔，無(wú)需關(guān)閉系統電源；最高可達480Mbps傳輸速率(USB2.0協(xié)議支持，USB1.1協(xié)議最大支持12Mbps)，可滿(mǎn)足大多數設備的傳輸使用需要。

USB的數據傳輸共有四種類(lèi)型：(1)控制傳輸；(2)中斷傳輸；(3)批量傳輸；(4)同步傳輸。在USB鍵盤(pán)中只用到控制傳輸和中斷傳輸。所有的USB設備，必須通過(guò)系統列舉才可以正常使用。USB協(xié)議規定幾種必需的描述符：設備描述符，配置描述符，接口描述符，端點(diǎn)描述符，HID描述符和報告描述符，鍵盤(pán)設備列舉的過(guò)程，是設備根據自身的具體實(shí)際把描述符按主機要求的順序和格式，通過(guò)D+和D-兩路差分數據線(xiàn)，發(fā)送給主機的根集線(xiàn)器。列舉成功后，設備管理器中顯示此設備為人體學(xué)輸入設備[1]。列舉簡(jiǎn)單流程如圖1所示。

圖1  設備列舉流程圖

報告描述符

一個(gè)USB多媒體鍵盤(pán)，共包含三種按鍵：普通按鍵，系統特殊功能鍵和用戶(hù)特殊功能鍵，其中系統特殊功能鍵有Sleep、Power和Wakeup三個(gè)，用戶(hù)特殊功能鍵較多，常用的有www, Mail , My Computer等。在USB列舉中，對鍵盤(pán)的特殊功能鍵的描述，主要是通過(guò)鍵盤(pán)的報告描述符(表1，表2)來(lái)實(shí)現的，即按照USB協(xié)議[2]的要求，將給定的報告描述符發(fā)送給主機，主機通過(guò)分析接收到的報告描述符，判斷出鍵盤(pán)的按鍵信息，然后實(shí)現對按鍵的響應。下面給出列舉的報告描述符并詳細說(shuō)明。

描述符中0980表示其下的描述符是關(guān)于系統特殊功能鍵，定義頭字節為02，第二個(gè)字節表示鍵值信息，報告數值為3，表示有三個(gè)不同的健值需要發(fā)送。發(fā)送時(shí)，第二字節每位從低位到高位順序置1，以表示不同鍵值，向主機發(fā)送的數據如下：
POWER:
00000010 00000001 即02 01
SLEEP:
00000010 00000010 即02 02
WAKEUP:
00000010 00000100 即02 04
當按鍵抬起時(shí)，向主機發(fā)送零幀：即02 00

報告描述符中050c,0901表示以下是用戶(hù)特殊功能鍵，定義字頭是03，報告長(cháng)度為8，需要8位即一個(gè)字節來(lái)表示所有的鍵值信息。不同的鍵值，是通過(guò)對字節從低到高的8位順序置1來(lái)表示，對于我們的報告描述符，按鍵PLAY/PAUSE送入主機的鍵值應為：    00000011 00000001 即03 01

以下列舉三個(gè)常用按鍵按下時(shí)鍵盤(pán)向主機發(fā)送的鍵值：

WWW：  報告描述符中第六個(gè)，送入主機的鍵值應把第六位置1，即：
00000011 00100000  即03 20 

SEARCH: 報告描述符中第五個(gè)，送入主機的鍵值應把第五位置1，即：
00000011 00010000  即03 10 

MAIL：  報告描述符中第二個(gè)，送入主機的鍵值應把第二位置1，即：
00000011 00000010  即03 02

當按鍵抬起時(shí)，向主機發(fā)送零幀：   即03 00

系統方案

我們使用Altera公司1K100QC208芯片作為系統的核心芯片，實(shí)現鍵盤(pán)掃描，編碼，USB接口以及整體系統控制的功能，配以Philips公司的P11A芯片，作為USB設備的和主機之間的 transceiver，外加一個(gè)改裝后的帶特殊功能鍵的鍵盤(pán),組成USB帶特殊功能鍵的鍵盤(pán)系統(圖2)。

圖2  系統實(shí)現

結語(yǔ)

通過(guò)以上方案，我們按照USB協(xié)議規定和主機通信，實(shí)現了USB多媒體鍵盤(pán)特殊功能鍵部分的功能。

參考文獻：

1.  “Universal Serial Bus Specification Revision 1.1”，1998
2.  “Device Class Definition for Human Interface Devices(HID)”，2001