隨著IT技術的發展，多媒體教學已經在學校得到廣泛的應用。但傳統的多媒體教學存在互動性不強等缺點，不利于師生的交流和溝通，基于這種情況，我們設計和實現了一種基于USB的無線觸摸鼠標板，使得教師在學生座位旁依然可以像站在講臺那樣自由控制電腦。

1系統組成

本系統可以大致分為兩個部分，其中一端是手持設備終端，提供PS/2接口供鼠標觸摸板接入使用；另一端是PC接入端，通過USB接口與主機相連，二者之間通過無線傳輸協議聯系在一起。整體構架圖如圖1所示。

圖1整體構架圖

因為設計所選用的CC2420集成了發送和接收功能在同一芯片中，故在手持終端和接入設備部分的無線收發器可復用同一模塊，無需重新設計。而在PC端，為了實現設計的普遍適用性以及即插即用的特性，對接人設備采用了HID類設計從而使PC端無需增加任何軟件，即可使用操作系統提供的設備驅動程序。

本設計的實驗開發板由筆者自行設計實現，不僅包括了本設計所需要的功能，還有調試功能以及擴展功能，供日后有需要時使用。

2 硬件設計與實現

2.1手持端硬件設計與實現

在手持端，主要包括的模塊有MCU控制模塊，無線發送模塊，PS/2接口模塊和調試模塊等。各模塊的功能示意圖如圖2所示：

圖2手持端模塊圖

2.1.1 MCU PIC整體控制模塊

MCU控制著整個系統的運行，包括軟件的觸發、運行，以及各個部分的協調工作。整個系統的軟件都是存儲并運行在MCU當中，在觸摸板事件響應方面采用的是中斷觸發。而PS/2接口實際上只需兩條IO線，也就是說其只占用了MCU兩個管腳資源，其中一個為普通IO口，另一個則是中斷口，考慮到中斷12的可能沖突，可以通過跳線方式自行選擇。在CC2420方面，亦采用電平跳變中斷檢測其SFD及FIFOP的中斷請求，而其數據通信則是使用芯片集成的SPI接口中的RCA（SO）、RC5（si）、rico（CS-N）、RC3（SCK）等4條線來實現。

2.1.2串口模塊

由于USB的數據信息在其未被主機正確識別之前無法得到，并且在無線傳輸方面也需將數據及控制信息等傳回主機以供調試，所以在開發板上另外設計一個串口調試模塊，方便設計過程中的調試需要。

RS232規范使用12V供電，而開發板上使用的電壓為3.3V，這樣如果直接將數據線直接連到RS232接口上會將實驗板上的元件燒毀。為了實現不同電壓之間的連接，采用了RS232電平轉換芯片MAX3232.利用這個芯片我們可將12V電壓的數據傳輸轉換為3V，這樣就可以達到將數據與主機進行交互的目的。在數據傳輸線路上，由于PICl6F877A內置了串口接口，所以只需使用RC6、RC7這兩根線就可以實現數據的傳輸，經過MAX3232的電平變換到達主機。

2.1.3無線傳輸模塊

考慮到工藝問題，靠手工無法完成，所以采用模塊購買的方式來獲得CC2420的使用，購買的模塊僅有非常簡單的外圍器件，以及12根控制引腳外引（包括電源和地），這樣我們就可以通過MCU利用這12根引腳控制CC2420的工作了。根據該模塊的外接引腳，在實際的電路設計中設計了一個兩排12根線的接口，可以直接接到MCU控制接口，因為MCU和CC2420都是采用3.3V的電壓，所以不會有電壓過高的問題。

在CC2420的電路設計過程中發現，對于控制引腳SFD、FIFOP這兩個用于檢測中斷接受數據的接口尤其重要，如果在這兩條線路出現了干擾的話，在軟件的實現方面將產生很多不必要的軟件開銷，例如去除干擾等。所以在PCB設計的時候要對這兩條線加寬，不要橫跨電源和地，這樣會產生很大的干擾。

2.2 PC接入端硬件設計與實現

此部分將介紹接人設備的硬件設計與實現，在串口調試部分采用和手持端同樣的硬件設計，而在無線接受模塊，因為CC2420集合接收發送功能在同一芯片中，而應用電路也采用同樣電路，故在接入設備部分可以使用相同模塊。所以在這里將主要介紹USB模塊的設計與實現。

在USB接IZl方面，為了使用上的方便，將設備設計成標準的HID類鼠標，這樣可以直接使用操作系統自帶的驅動程序而無需安裝任何的驅動軟件。在供電方面使用標準USB接口提供的5V電源為USB芯片供電，接人端的主要硬件架構可用圖3所示：

圖3接入端硬件構架圖

在USB接口芯片的連接上，采用了與MCU控制器的INT0外部中斷的方式連接，這樣可以保證USB數據傳輸的實時性，而其他的控制接El使用一般的數據IO口，其8位數據傳輸口使用PICl6F877A的RD口連接。

3 系統軟件設計與實現

在本部分，主要將介紹本設計的軟件實現，其中包括接入端和手持端兩大部分。

3.1整體設計方案的設計與實現環境

本次設計采用的控制芯片為PIC16F877A。

由于程序是在PC上設計，需要將程序下載到單片機上運行和測試，所以需要一個程序下載工具，本次設計所采用的程序燒錄器為TOP WIN2004，該燒錄器自身提供有一個下載軟件，使用也非常方便，安裝按照軟件目錄下的README一步步操作即可。

本設計中的軟件均是在單片機內實現，運行在MCU內的軟件控制著整個設計所要實現的模塊。

但是由于MCU與傳統Pc有著巨大的差別，必須考慮存儲空間、運行速度、外界干擾等因素。在實現此次設計的過程中，除了首先要保證硬件環境的設計正確和優質之外，軟件方面的嚴謹設計也是必不可少的一個重要部分。

本設計的軟件總體框架圖可如圖4所示，為了使兩端達到速度及任務的均衡，一些軟件處理將在手持端完成，然后以接收端可以識別的格式打包發送過去，由圖4也可以看出兩端的任務處理基本處于均衡狀態。