USB Mouse原理.doc

USB介紹一USB 含義是什麼 USB是Universal Serial Bus的缩写,中文意思就是“通用串行总线”, 它包含如下含義1 首先它的傳輸方式是串行傳輸。 即傳輸時是一位(二進製的“0” 或“1”) 接着一位來傳輸的其它的串行傳輸方式還有 SPI, I2C接口等2 它是一種總線。任何通信都需要協議的支持正如同發出的Mail 都要有回應才知道發出的Mail 對方有收到一樣USB 也有一套相應的比較複雜的通訊協議, USB主機控制器通過總線(如一般為USB-PCI ) 與PC內部總線相連通來處理USB事務。3 它的一個目的就是要通用而不是某一專用設備如IDE接口一般只用于硬盤傳輸LPT一般用于打印設備USB則不同它可以應用于多種用途以通用為目的。二USB提出的背景之前x86个人电脑的外接规格十分混乱,例如键盘要接AT规格的接孔,鼠标要接COM口或PS/2接口，Modem要接另一个COM口、打印机要接Parallel Port(并口),而摇杆则是要跟MIDI装置共抢Game/MIDI口，每个周边外设都是单独与电脑连接,如果各位绕到电脑背后看看,一定可以看到一堆惨不忍睹的“纠结”现象,这正是USB想解决的一个问题。(體現通用的特性)除了线路紊乱与安装模糊混淆外,这些线路都不是可以随意插拔的,必须在开机前装妥才能正常使用。如果在电脑工作期间插上或拔出,虽然有时电脑还是可以继续工作,但大多数时候电脑会停止响应,或是插入的装置无法工作,甚至死机。(支持“熱”插拔)USB就是要解决上述这些问题,它是一种新规格的外接串联口,提出该规格的厂商希望用USB来取代现有种种的外接设备接口。它还具备连接单一化、软件自动“侦测”以及热插拔的功能,也就是说,在电脑不关机的情况下,就可以将设备连接到电脑上或是将设备从电脑上拔下来拿走。这可以说是做到了真正的即插即用。 三USB 由誰提出USB是由Compaq(康柏)、DEC、IBM、Intel、NEC、微软以及Northern Telecom(北方电讯)等公司于1994年11月共同提出的,这跟PCI、AGP、AMR等单独由Intel提出的硬件标准不同。有些厂商指出:PCI、AGP等属于Intel单独提出的硬件标准,所以Intel的芯片组可以充分支持这些标准,而其他厂家依据公布的规格文件标准设计芯片,反而因此处于劣势,这个道理是显尔易见的。然而USB标准是多家公司一同提出的,自然不会发生上述情况。四USB 傳輸速度如何依据USB的规格文件,区分成低速、中速、高速等三种传输等级。 低速主要就是针对这些鼠标、键盘而来的,这些称为“Interactive Device”，中文暂且称做“交互式设备”USB指的低速为10-100kbps。 中速是针对音效(Audio)、电话(Phone)、压缩视频(Compressed Video)等用途的传输而设,速度范围为500k-10Mbps。至于高速就是指视频(Video)、磁盘(Disk)等用途,速度为25-500Mbps。 目前v1.0、v1.1版的USB,是针对中速与低速应用所制订,最高传输上限为12Mbps,低速通道则为1.5Mbps, 最新的USB V2.0版本加入了Hi-Speed的傳輸速率(480Mb/s), 使得USB也覆蓋了高速傳輸應用層面真正做到 達到了“通用”的目的.五USB的優點及其應用 1. 傳輸速度快: USB 2.0規格的高速接口的传输速度高达480Mbps, 和串口115200bps的速度相比，相当于串口速度的4000多倍，完全能满足需要大量数据交换的外设的要求。 2.连接简单快捷所有的USB外设利用通用的连接器可简单方便地连入计算机中，安装过程高度自动化，既不必打开机箱插入插卡，也不必考虑资源分配，更不用关掉计算机电源，即可实现热插拔。3.无须外接电源大家都知道，一些采用普通串口或并口设备比如打印机、扫描仪等都需要相应的外接电源系统，而USB电源能向低压设备提供5V的电源，因此新的设备就不需要专门的交流电源，从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。4.有不同的带宽和连接距离USB提供低速与全速两种数据传送速度规格。全速传送时，结点间连接距离为5m，连接使用4芯电缆(电源线2条，信号线2条)。该速率与标准的串行端口相比，大约快100倍，与标准的并行端口相比，也快近10倍。因此，USB能支持高速接口(例如ISDN、PRI、T1等)，使用户拥有足够的带宽供新的数字外设使用。5.支持多设备连接利用菊花链的形式对端口加以扩展，避免了PC机上插槽数量对扩充外设的限制，减少PC机I/O接口数量。6.具有高保真音频由于USB音频信息生成于计算机外，因此减少了电子噪音干扰声音质量的机会，从而使音频系统具有更高的保真度。7.良好的兼容性USB接口标准有良好的向下兼容性，以USB 2.0和1.1版本为例，2.0版本就能很好地兼容以前的USB 1.1的产品。系统在自动侦测到1.1版本的接口类型时，会自动按照以前的12Mbps的速度进行传输，而其他的采用2.0版本的设备，并不会因为接入了一个1.1标准的设备而减慢它们的速度，它们还是能以2.0标准所规定的速度进行传输。 8. 低成本 为了把外设连接到PC上，USB提供了一种低成本的解决方案對于低速設備, 在5m長度內,其通訊電纜甚至可以不需屏蔽層但為確保其電磁兼容性考量, 一般低速USB電纜仍有屏蔽要求。可以以USB接口与计算机相联结的外设有：电话、Modem、键盘、光驱、摇杆、磁带机、软驱、扫描仪、打印机、ISDN Modem、Cable Modem、ADSL Modem等宽频拨接装置等等,还可以连接Zip、LS-120等新型高容量软驱,传统软磁盘的传输率仅60KB/Sec,实在太慢了! 一部电脑最多可以接几个127设备,但是,这是理论,即使是COMDEX 98的插拔大会,目前也只做到111个可同时工作而已,还没到127个。但实际上这个数字已非常够用,一般电脑也甚少接超过10个周边外设。六USB的数据流传输控制传输类型：支持外设与主机之间的控制，状态，配置等信息的传输，为外设与主机之间提供一个控制通道。每种外设都支持控制传输类型，这样主机与外设之间就可以传送配置和命令/状态信息。實時传输类型：支持有周期性，有限的时延和带宽且数据传输速率不变的外设与主机间的数据传输。该类型无差错校验，故不能保证正确的数据传输，支持像计算机电话集成系统（CTI）和音频系统与主机的数据传输。中断传输类型：支持像游戏手柄，鼠标和键盘等输入设备，这些设备与主机间数据传输量小，无周期性，但对响应时间敏感，要求马上响应。批量传输类型：支持打印机，扫描仪，数码相机等外设，这些外设与主机间传输的数据量大，USB在满足带宽的情况下才进行该类型的数据傳輸如相机等外设，这些外设与主机间传输的数据量大，USB在满足带宽的情况下才进行该类型的数据传输。七USB Mouse 原理知識1. 鼠標在電腦外圍設備中屬於低速率輸入設備(1.5Mb/s) 所以通常USB Mouse (也包括鍵盤) 都是採用USB的Low Speed規格來設計與生產的但目前已經有些Game Mouse(如本廠的Lenvo Laser Mouse) 由于更高的DPI已經不能用低速來傳輸來滿足要求了,表現在快速移動鼠標時出現丟步, 進而採用全速度(Full Speed) 規格來設計生產了2. 以下為一款典型鼠標的光機鼠標電路圖(MCU 採用Cypress 的CY7C63723,XY包括Z軸均採用光機式) 從功能上來看其包括以下幾個部份A. XY 部份B. Z部份C. Button部份D. MCU處理與USB傳輸部份由圖中可見其關鍵部份還是MCU(CY7C63723), 此顆IC之主要特性如下目前在我們公司產品中佔據了相當大的比例 (除5007 與Lase系列Mouse外), 究其原因是其因為其專為Mouse/KB 搖桿等低速輸入設備而設計USB功能滿足要求且開發相對簡單內部包含MCU故, 批量價格偏移且質量優良, 與Agilent Sensor搭配簡單(SPI或GPIO) 對于一只光機式老鼠一顆IC就可搞定。.(The best design of phase difference is 90 degree. Best detect timing is under 100u Sec.)以下為XYZ 軸的原理結構示意圖燒入IC的F/W 通過定時(時間很重要)讀