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1、. . . . 毕 业 设 计 论 文题 目： 基于STM32的USB简易鼠标设计 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2015年06月01日 . . . 摘 要随着设备的越来越智能化，嵌入式计算机大量应用到各种电子设备中，基于嵌入式系统的USB鼠标及键盘的应用也变得越来越广泛。在本次设计中，研究的是一款基于STM32的USB鼠标，即插即用，免驱动自动识别，很好的解决了鼠标设备智能化和低延迟的设计要求。由于是基于HID的USB设备，所以编程非常方便，贴近工程实践，应用前景广阔。嵌入式系统HID，即人机接口设备，是Human Inte
2、rface Device的缩写。HID是计算机周边设备中非常常见的设备类型，是可以直接与进行人交互的USB设备，例如鼠标、摄像头、U盘等。在种类繁多USB设备中，HID类设备的成本一般情况下是比较低的。实际上，只要是符合HID标准的设备都是HID设备，不一定非要具有人机交互功能。 最早支持HID设备的计算机操作系统是Windows98系统。 HID设备的驱动程序置在这些系统中，不需要单独开发与安装驱动，应用程序可以直接使用这些驱动程序来与设备通信。近年来，受计算机性能提升和游戏软件等的影响，人们对鼠标的要求越来越高，特别是一些即时作战游戏，人们希望能达到“零”延迟，这就对原来的鼠标技术提出了挑
3、战。老式的圆孔鼠标早已不再适用，特别是笔记本电脑根本不再设计老式插孔。随着USB2.0以及USB3.0的不断完善，再加上高速而价廉的单片机，一款基于STM32的USB简易鼠标正是本课题的研究容。本文主要研究基于STM32的USB简易鼠标系统的功能、设计思想和实现，以及基于STM32的USB简易鼠标的组成及工作原理，描述了研究该课题的意义和应用价值。本设计的重点在于USB协议的HID部分，精通此协议并植入单片机才能实现计算机与鼠标的沟通。关键词： USB 技术； HID 协议； STM32单片机；鼠标AbstractAs more and more intelligent devices, em
4、bedded computers applied to the large variety of electronic devices, embedded systems USB mouse and keyboard applications are becoming more and more widespread. In this design, the study is a based on the STM32 USB mouse, plug and play, driver-free automatic identification, a good solution to the mo
5、use device intelligence and low-latency design requirements. Because it is based on HID USB device, so the programming is very convenient, close to the engineering practice, the application prospects.Embedded systems HID, namely human interface devices, is an abbreviation for Human Interface Device.
6、 HID is a computer peripheral device in a very common device types, people can interact directly with the conduct of USB devices, such as a mouse,camera, U disk and so on.In a wide range of USB devices, under HID class devices generally cost is relatively low.In fact, as long as a HID-compliant devi
7、ces are HID device does not necessarily have to have interactive features.The earliest HID devices supported computer operating system is Windows98 system. HID device drivers built into these systems, the need for separate development and install the driver, an application can use these drivers to c
8、ommunicate with the device.In recent years, the impact of computer and game software performance by, people have become increasingly demanding of the mouse, especially some instant combat game, people want to be able to achieve zero delay, which the original mouse technology presents a challenge . O
9、ld-fashioned mouse the hole is no longer applicable, especially notebook computers designed simply no longer the old jack. With the continuous improvement USB2.0 and USB3.0, coupled with high speed and low cost microcontroller, a research based on the STM32 USB simple mouse precisely this topic. Thi
10、s article is mainly based on the STM32 USB simple mouse systems design and implementation, as well as easy on the STM32 USB mouse and work principle, it describes the subject of research and practical value. The design focuses on some USB HID protocol, proficient in this agreement and in order to ac
11、hieve single-chip implanted communication computer mouse.Keywords: USB technology; HID protocol; STM32 microcontroller; mouse目录摘 要IAbstractII目录III第1章 引言11.1 课题背景11.2 基于STM32的USB鼠标的设计研究方法及目标11.3 USB鼠标国外研究现状2第2章 USB协议概述32.1 USB简介32.2 USB的拓扑结构32.3 USB的电气特性42.4 USB描述符42.5 USB的包结构52.5.1令牌包52.5.2数据包62.5.3
12、握手包62.5.4特殊包62.6 USB的传输类型7第3章 STM32及MDK简介83.1 STM32简介83.2 MDK的使用8第4章 USB鼠标的实现104.1 USB简易鼠标的程序编写104.2 USB鼠标的运行124.3 硬件实现12设计总结14附 录15附录A main.c15附录B usb_desc.c19附录C hw_config.c26附录D usb_prop.c38参考文献51致 52第1章 引言1.1 课题背景USB 接口是串行总线通信端口，支持即插即用，在计算机领域应用非常广泛。HID设备是一种可以进行人机交互操作的设备，在USB设备中占有重要地位，可以辅助计算机进行各种
13、操作，如常用的电脑摄像头、手写板等设备。一般USB设备的研发非常困难，不但要严格遵守USB协议，还要编写驱动程序。但HID设备使用的是操作系统自带的HID 驱动程序，免去了驱动程序的编写，加快了开发效率，因此一些简单的USB 设备，都喜欢枚举成HID 设备。USB接口不但具有热插拔功能而且还是即插即用的，非常方便。USB接口在理论上最多可以同时连接127个外设，如游戏手柄、手写板、键盘等。USB协议最早在1996年提出，经过多年的发展USB版本到现在已经发展为3.0版本。从1975年第一个单片机产生后经过四代的发展，目前单片机具有生命周期长、接口容丰富、运算速度快、低电压低功耗、价格便宜等优点
14、。本次设计中使用的STM32是一款基于Cotex-M3核的32位处理器。这款处理器具有低成本、高性能的有点，非常适合USB鼠标的设计。鼠标自从1968年美国科学家研制出来后，基于其方便快捷操作简单等优点很快成为家喻户晓的产品，是现在每台电脑都必须配备的电子产品。从有线到无线，从滚球到光电，鼠标经过一代代的发展可以说是品种繁多，价格也是十几元到几千元的都有。在选购鼠标时，我们一般会挑选外观漂亮延迟小的产品，无论什么样的鼠标，目的只有一个，那就是舒适好用。所以不管计算机发展到什么程度，只要有人用鼠标，鼠标的研制与开发都是必须的。 1.2 基于STM32的USB鼠标的设计研究方法及目标想让计算机把一个HID 设备识别为鼠标设备，要完成的主要工作是修改HID 设备的标准描述符。HID 设备的描述符主要包括5 个USB 的标准描述符和3 个HID 设备类特定描述符。通过修改描述符可以将HID 设备枚举为鼠标。本次设计使用C语言进行程序的编写。本文所讲述的USB鼠标是采用STM32来实现的。它自身带的USB模块符合USB2.0规和OTG1.3规，支持全速12Mbps和低速
