Raspberry Pi Pico作为HID鼠标

描述

大家好。

所以这是一个有趣的小项目，它解决了 Raspberry Pi Pico 微控制器的一个主要问题。

Raspberry Pi Pico 的引出线信息位于电路板的底部，这使得原型制作变得困难。当我们将设备安装到面包板上时，我们必须使用参考指南来确定哪些引脚是谁的，这是一个混乱的过程。

所有的引出线细节都在我制作的扩展板的顶部。为了展示 Pico 的 HID 功能，我们将它连接到扩展板并利用它来构建一个简单的鼠标。

该扩展板的每个 GPIO 引脚都有额外的 4 个引脚，并且两侧都有一些额外的引脚没有连接到任何东西，这些用于放置 XYZ 组件以制作快速原型。

知道了这个扩展板的使用方法之后，我们就开始本文对整个过程的探讨。

所需材料

以下是此建筑中使用的材料 -

• 树莓派皮科
• 定制PCB（由PCBWAY提供）
• 按按钮
• 连接线
• 印刷电路板支架

扩展板设计

扩展板的设计考虑了一些事情，即每个引脚的额外 GPIO 引脚和一些用于添加东西的额外 con 引脚，另一件事是 Topside 上的 GPIO 编号详细信息非常清晰。

该项目的原理图非常简单；我只是在我的 CAD 软件中复制了一个 Pico 设计，并将一个 CON4 引脚连接到 Pico 的每个 GPIO 引脚。

我根据 PCB 原理图创建了一个 PCB 设计，并包括一个用于 Pico 放置的混合焊盘，其中包含一个用于接头引脚的孔和一个用于将 Pico 作为 SMD 模块安装在 PCB 上的焊盘。

线路板

我将完成的PCB发送给PCBWAY样品并在一周后收到它们。订单选择了带有黑色丝印的白色阻焊层，因为它通常会使 PCB 看起来很漂亮。

就综合素质而言，它是出类拔萃的。我买的 10 块板子每一块都完美无缺。

我已经使用他们的服务一段时间了，我必须说我收到的 PCB 非常好，正如我所希望的那样。

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董事会大会

• 电路板组装过程首先将焊膏逐个添加到每个元件焊盘。
• 接下来，我们用镊子夹起树莓派 Pico 并将其放在指定位置，我们必须根据焊盘对齐电路板。
• 之后，我们小心地抬起整个电路板并将其放在 Mini SMT Hotplate 上，从下方将 PCB 加热至焊膏熔化温度。一旦 PCB 达到该温度，焊膏就会熔化，所有元件都会连接到它们的焊盘上。

由于与 PCB Hotplate 的焊盘相比，电路板的尺寸稍大，我不得不通过移动 PCB 对电路板进行两次回流焊。

Pico 作为 HID

有趣的事实：Pico 提供人机接口设备 (HID) 功能。

鼠标、键盘、控制器和其他 HID 设备，

Arduino Nano 或 UNO 等通用板中使用的 Atmega382PU 或 AU 非常适合任何项目的原型制作，但它不支持 HID，因此我们无法使用这些板之一构建游戏机项目。（还有另一种更复杂的方法，可以将 Uno 或 Nano 用作游戏控制器。）

我们将 Atmega32U 供电的 Arduino Micro 或 Leonardo 用于涉及 HID 的项目。

凭借更好的外围设备和与 ESP32 相当但没有 WiFi 的处理器，Raspberry Pi Pico 是 Micro 或 Leonardo 的直接替代品。

也许 Pico 现在优于 ESP32，因为它也提供 WiFi 版本？这是有争议的。

接线图

这是我们将在下一步中使用的接线连接。

鼠标组装

• 为了构建 HID 鼠标，我们首先使用另一个扩展 PCB，向其添加按钮，并将按钮焊接到位。
• 我们将每个按钮的一个引脚连接到 GND，然后将其他引脚连接到 GPIO0、GPIO1、GPIO2、GPIO3 和 GPIO4。（见附接线图）
• 通过使用四个 PCB 支架，我们使用四个安装孔将两个 PCB 连接在一起。

代码

对于代码，我使用的是 HID 鼠标草图，它在示例> USB>鼠标>鼠标按钮菜单中可用。

#include "Mouse.h"

// set pin numbers for the five buttons:
const int upButton = 0;
const int downButton = 1;
const int leftButton = 2;
const int rightButton = 3;
const int mouseButton = 4;

int range = 5;              // output range of X or Y movement; affects movement speed
int responseDelay = 10;     // response delay of the mouse, in ms


void setup() {
  // initialize the buttons' inputs:
  pinMode(upButton, INPUT_PULLUP);
  pinMode(downButton, INPUT_PULLUP);
  pinMode(leftButton, INPUT_PULLUP);
  pinMode(rightButton, INPUT_PULLUP);
  pinMode(mouseButton, INPUT_PULLUP);
  // initialize mouse control:
  Mouse.begin();
}

void loop() {
  // read the buttons:
  int upState = digitalRead(upButton);
  int downState = digitalRead(downButton);
  int rightState = digitalRead(rightButton);
  int leftState = digitalRead(leftButton);
  int clickState = digitalRead(mouseButton);

  // calculate the movement distance based on the button states:
  int  xDistance = (leftState - rightState) * range;
  int  yDistance = (upState - downState) * range;

  // if X or Y is non-zero, move:
  if ((xDistance != 0) || (yDistance != 0)) {
    Mouse.move(xDistance, yDistance, 0);
  }

  // if the mouse button is pressed:
  if (clickState == HIGH) {
    // if the mouse is not pressed, press it:
    if (!Mouse.isPressed(MOUSE_LEFT)) {
      Mouse.press(MOUSE_LEFT);
    }
  }
  // else the mouse button is not pressed:
  else {
    // if the mouse is pressed, release it:
    if (Mouse.isPressed(MOUSE_LEFT)) {
      Mouse.release(MOUSE_LEFT);
    }
  }

  // a delay so the mouse doesn't move too fast:
  delay(responseDelay);
}

我们只需要修改引脚号和INPUT为INPUT PULLUP，这样我们使用的每个GPIO都会有一个内部上拉电阻。除了这两个修改之外，无需更改任何其他内容。

• 我们必须先按住Bootsel 按钮，同时将 USB 连接到 Pico Board 才能上传草图。
• 之后，我们只需在板经理选择板后上传草图。（Pico 不需要选择 COM 端口；不要选中它或留空。）

结果

这是此构建的结果：一个功能性 HID 鼠标，带有一个用于选择的按钮和四个用于移动的方向按钮。

此配置不能代替标准鼠标。这仅仅是一个概念，用于演示RP2040 的功能以及它如何取代Arduino 驱动的具有 HID 功能的微控制器。

我将使用 RPi Pico 板进行原型设计，并在未来利用这个扩展 PCB。