基于Agilent ADNK - 6003的光学鼠标设计指南

在当今数字化时代，鼠标作为计算机的重要外设，其性能和设计不断发展。本文将详细介绍基于Agilent ADNK - 6003的光学鼠标设计，涵盖硬件、固件等多个方面，为电子工程师提供全面的设计参考。

文件下载：ADNK-6003.pdf

一、设计概述

1.1 设计目标

本设计旨在构建一个经济高效的USB - PS/2光学鼠标，使用Cypress Semiconductor CY7C63743 - PXC USB微控制器和Agilent ADNS - 6000光学传感器。

1.2 相关标准与接口

通用串行总线（USB）是计算机与鼠标、键盘等外设之间的行业标准串行接口。本设计支持USB和PS/2两种协议，能为不同需求的用户提供选择。

二、硬件设计

2.1 核心芯片

• CY7C63743 - PXC：这是一款8位RISC微控制器，集成了USB串行接口引擎（SIE）。它具有内置时钟振荡器和定时器，每个I/O线还配备可编程驱动强度和上拉电阻，能以最少的外部组件和固件实现高性能、低成本的人机接口计算机外设。
• ADNS - 6000：作为主要的导航引擎，包含图像采集系统、数字信号处理器、双通道正交输出和四线串行端口。它能提供出色的跟踪精度，可通过SPI端口进行灵活编程，还具备自动帧率功能（1000fps至6400fps），能在传统LED技术难以跟踪的表面（如光滑表面）上实现良好的跟踪效果。

2.2 硬件架构

• 运动检测：X和Y方向的运动通过光学传感器检测，Z轮运动则通过一组输出正交信号的光学传感器检测。
• 按钮设计：鼠标按钮作为标准开关连接，由微控制器内部的上拉电阻上拉。当用户按下按钮时，开关闭合，引脚被拉低至地，低电平状态表示按钮被按下。
• USB和PS/2连接：CY7C63743 - PXC的配置寄存器可在SIE和手动控制之间切换D +和D -引脚的控制，使固件能动态配置为USB或PS/2鼠标，实现信号线共享，无需额外的GPIO引脚用于PS/2操作。

三、固件设计

3.1 固件文件

固件采用Cypress汇编语言编写，主要文件包括：

• 637xx.inc：CY7C63743PXC I/O寄存器定义。
• adns - 6000.asm：主鼠标固件。
• macros.inc：通用宏。
• ps2.inc：PS/2接口常量。
• usb.inc：USB接口常量。
• adns - 6000_srom_25.inc：SROM固件。

3.2 功能函数

3.2.1 通用函数

• GetMouseType：用于确定鼠标的接口类型（USB或PS/2）。
• SPIInit：启用SPI接口，将CY7C63743 - PXC配置为主设备，驱动P0.7上的串行时钟。
• SensorReset：通过在RESET引脚产生脉冲来复位串行接口和ADND - 6000内部寄存器。
• LoadSROM：将SROM固件加载到ADNS6000光学传感器中。
• AdjustLASER：校准激光功率至506uW，确保符合1类眼睛安全标准。
• ProcessButtons：检测按钮状态的变化，并在消抖定时器到期后确认新的按钮状态。
• ReadProcessOptics：获取X、Y和Z轮的运动信息。

3.2.2 USB函数

• usbMain：初始化USB相关参数，启用VREG以向主机发出鼠标已连接的信号。
• usbTaskLoop：在无限循环中等待事件处理，调用ProcessButtons和ReadProcessOptics函数获取运动和按钮信息，并将数据加载到端点1缓冲区发送给主机。
• ep0SetupReceived、ep0InReceived、ep0OutReceived：分别处理端点0的SETUP、IN和OUT数据包。
• setDeviceConfiguration、setDeviceAddress、getDescriptor等：处理各种USB请求。

3.2.3 PS/2函数

• PS2Main：初始化PS/2相关参数，发送BAT代码给主机。
• PS2TaskLoop：在无限循环中等待事件处理，获取运动和按钮信息并发送给主机。
• PS2BAT：延迟500毫秒后发送初始化字符串进行PS/2基本保证测试。
• PS2SendResponseByte、PS2Send、PS2Receive等：处理PS/2协议的发送和接收。

四、系统要求与操作

4.1 系统要求

PC需使用Windows 95/98/NT/2000操作系统，具备PS/2端口，并加载标准3按钮USB鼠标驱动。

4.2 操作模式

• PS/2模式：关闭PC，将鼠标的PS/2连接器插入PC的PS/2端口，然后开启PC。
• USB模式：支持热插拔，无需关闭PC即可插拔鼠标。

五、其他注意事项

5.1 激光安全

ADNS - 6000和相关组件需符合IEC 60825 - 1的1类眼睛安全要求。制造商应进行测试以验证眼睛安全性，同时需根据激光二极管的bin号设置合适的电阻Rbin，并对LP_CFG0和LP_CFG1寄存器进行适当编程。

5.2 组件信息

设计套件包含ADNS - 6000传感器、ADNS - 6120镜头、ADNS - 6220激光组件夹、ADNV - 6330激光二极管等组件，每个组件都有相应的数据手册可供参考。

六、总结

通过本文的介绍，我们详细了解了基于Agilent ADNK - 6003的光学鼠标设计。从硬件的核心芯片选择到固件的功能实现，再到系统的操作和安全注意事项，每一个环节都紧密相连。电子工程师在进行类似设计时，可根据实际需求对硬件和固件进行调整和优化，以实现更好的性能和用户体验。你在实际设计过程中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。