引言：

USB低速設(shè)備的設(shè)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)某墒於取?各家IC公司都推出了USB DEVICE端的解決方案， 一般以8 BIT CPU CORE + USB SIE為主流構(gòu)架。 SH69P04是中穎電子（Sinowealth）本著豐富USB產(chǎn)品應(yīng)用，降低USB IC成本而設(shè)計(jì)的4BIT OTP單片機(jī)， 用以開發(fā)USB DEVICE設(shè)備。

SH69P04的功能及特點(diǎn)

圖1

如圖1， SH69P04集成了USB SIE， 支持USB和PS2端口復(fù)用。 內(nèi)建1.5K可控上拉電阻為用戶節(jié)約成本， 并能建立和PC穩(wěn)定的通訊。 專門為MOUSE設(shè)計(jì)的I/O端口。 雙CLOCK系統(tǒng)使IC耗電更少， 輕易滿足USB-IF對SUSPEND電流的要求。 8K×16 BIT的OTP ROM， 方便用戶開發(fā)。 最大可支持40×8 的LCD顯示或31個(gè)I/O， 滿足用戶的各種應(yīng)用。 另外還內(nèi)建Watch Dog， Low Power Detect功能。

1. USB和PS2端口共用

通過寄存器實(shí)現(xiàn)USB端口和PS2端口的切換

PS2PU = 1： 如果PS2IS = 1， 則內(nèi)部PS2專用上拉電阻起作用。當(dāng)需要使用USB端口時(shí)， 只要讓PS2IS = 0即能關(guān)閉PS2端口及其上拉電阻。

2. 1.5KΩ可控上拉電阻

如圖2， 有了這個(gè)1.5KΩ可控上拉電阻一方面可以節(jié)約成本， 另一方面可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)， 確保PC認(rèn)出DEVICE。

當(dāng)USB DEVICE和PC相連后由于內(nèi)部1.5KΩ上拉電阻并未打開， 所以PC不認(rèn)為有新的設(shè)備連接。 在打開上拉電阻前用戶可以放心的完成程序初始化及其它客戶程序， 而不必?fù)?dān)心需要及時(shí)響應(yīng)USB總線上的信號。 這是因?yàn)槿绻麤]有可控的上拉電阻而是直接外加， 那么當(dāng)DEVICE和PC相連后， PC馬上就會知道有新的設(shè)備連接， 在一定時(shí)間后就會向DEVICE發(fā)送信號， 如果DEVICE連續(xù)幾次通訊失敗的話， PC就認(rèn)為該DEVICE出錯(cuò)而不會再和它通訊。

另外結(jié)合Watch Dog可以進(jìn)一步確保DEVICE的連接。 用戶可以事先計(jì)算一下整個(gè)USB初始化過程所需的時(shí)間， 并設(shè)置Watch Dog。 萬一USB初始化出錯(cuò)就可以產(chǎn)生Watch Dog Reset， 1.5KΩ上拉就被關(guān)閉， 程序重新開始。 PC就會認(rèn)為DEVICE有了一次插拔動(dòng)作。程序死鎖也可以用這種方法來解決。

圖 3

3. 專為MOUSE設(shè)計(jì)的I/O端口

如圖3， 原理分析時(shí)Q1.1和Q1.3是輸出方波。 實(shí)際上由于Photo Transistors是采用光敏三極管， 當(dāng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 光敏三極管受到的光線也是連續(xù)變化的， 所以輸出的波形也是連續(xù)變化的。 又因?yàn)楣鈻艧o法完全阻隔光線， 所以會產(chǎn)生一個(gè)OFFSET電平。 實(shí)際波形如圖4。

圖中VIH表示一旦輸入電平高于VIH， 那么MCU就認(rèn)為是高電平。 VIL表示一旦輸入電平低于VIL， 那么MCU就認(rèn)為是低電平。 在圖4所示的這種狀態(tài)下MCU可以很方便的讀到光柵轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。 但是由于干擾或者元器件老化等原因造成OFFSET電平發(fā)生變化， 使得輸入信號的電平無法和VIH、VIL相交（如圖5）， MCU就會認(rèn)為輸入的信號一直為高或一直為低。

SH69P04為每一個(gè)MOUSE的端口提供三檔下拉電阻（如圖4）來控制OFFSET電平。 通過寄存器來選擇下拉電阻的阻值， 用以解決由于OFFSET電平的變化而引起的錯(cuò)誤。

軟件設(shè)計(jì)

USB協(xié)議雖然很復(fù)雜， 但是MOUSE端需要編寫的程序卻十分有限。 用戶很容易就能和PC建立聯(lián)系。（Windows端HID驅(qū)動(dòng)程序由操作系統(tǒng)提供）

1. USB/PS2端口的監(jiān)測

第一步： 上電， delay 50ms 第二步： 在2ms的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測D-的電平， 如果有4次為高電平， 就是PS2接口。 否則進(jìn)入第三步第三步： 打開USB上拉電阻， delay500us， 反復(fù)監(jiān)測D+和D-的電平， 直到其中有一個(gè)出現(xiàn)高電平。 如果D+是高電平， 則為PS2接口。 如果D-是低電平， 則進(jìn)入第4步。第四步： 關(guān)閉USB上拉電阻， delay 100us。 如果D+/D-都為低電平， 則為USB接口。

否則就是PS2接口。

2. USB Enumeration過程

整個(gè)過程有點(diǎn)像做測試題。 PC問， MOUSE回答。 其中關(guān)鍵是要告訴PC， 自身是一個(gè)MOUSE， 支持HID協(xié)議。 由于篇幅有限， 就不詳細(xì)列出了。

3. 把MOUSE的信息傳給PC

在Enumeration過程中， MOUSE會告訴PC后續(xù)X，Y，Z，按鍵這些信息的格式。 當(dāng)MOUSE有動(dòng)作時(shí)， 只要按這個(gè)格式把數(shù)據(jù)返回給PC就可以了。 剩下的事情PC端HID驅(qū)動(dòng)程序會去完成。

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