為了出差方便,，筆者購置了筆記本電腦，由于筆記本電腦已淘汰了PS2接口,，于是家中的PS2鼠標就被閑置了起來,，筆者突發(fā)奇想，USB鼠標可以通過一個簡易的轉接器插到臺式機的PS2口中使用,，反過來行不行呢?筆者做了試驗,，結果卻很失望，根本不行,?？磥硇枰肀脔鑿剑谑?，一不做二不休,，用PDIUSBD12和51單片機設計了一個PS2轉USB的協(xié)議轉換器。原本其實并不抱太大的希望，結果卻神奇般地成功了,，而且不需要另外編寫驅動,，采用USB直接供電，識別為USB鼠標,，十分好用,，現將制作成果分享如下。
硬件設計
電路原理圖如圖1所示,。
其中鼠標PS2接口的引腳定義如圖2,。
電路的主體為ATMEL公司的51系列芯片ATMEL89S52(以下簡稱S52)和PHILIPS公司的并行傳輸USB接口芯片PDIUSBD12(以下簡稱D12)。S52相信讀者已經非常熟悉了,，最高24MHz的主頻,，256字節(jié)的RAM，4組8位I／O口,，沒有什么特別的功能,，一切中規(guī)中矩，本設計在此僅用到一個外部中斷,。但這同時也說明,，任何51內核(帶總線)的單片機都可以適用。
PDIUSBD12是應用十分廣泛的并行接口USB控制芯片,，作為實現USB接口的標準組件,，D12使設計者能夠靈活選擇合適的MCU，用最經濟最快的方式實現USB外設的解決方案,。
S52主要完成PS2接口鼠標的控制與數據獲取,，并通過PDIUSBD12與PC完成鼠標協(xié)議數據的傳輸。
為了精簡電路,，S52使用D12的可編程時鐘源,，通過編程輸出高達24MHz的時鐘，供S52使用,；觀察調試輸出的Uart波特率需要為19200bps,，便于快速輸出信息，不耽誤正常的USB枚舉,。
軟件設計
鼠標的工作模式有四種,，分別為Reset模式，Wrap模式,，Remote模式和Stream模式,。前兩種作為測試用，Remote模式為主機有需要時,，發(fā)送命令使鼠標回送位移數據,，Stream模式是上電的初始模式,，每當鼠標產生位置或者按鍵狀態(tài)的改變就自動發(fā)送數據。顯而易見,，第四種模式最為合適,。正常讀取鼠標數據前只需發(fā)送命令(0xF4)，此命令告知鼠標,，主機已經準備完畢,，可以接受位移數據。
但是這樣簡單的初始化存在著一個顯著的缺陷,，就是筆者發(fā)現滾輪無法使用了,。這個問題困擾了筆者很久，原以為是軟件編寫出現小錯誤,，引起鼠標能工作,，但工作不正常。后來仔細查看了相關文檔才發(fā)現,，鼠標的初始化遠沒有那么簡單,，有點復雜卻非常有趣：首先進行復位，這時的鼠標還是不帶滾輪的,，然后依次設置鼠標的采樣率為200,、100、80,，這時候,，就可以被識別為帶滾輪的鼠標了，隨后就根據需要,，設置所需的采樣率,，一般默認的100即可,。
PS／2鼠標與控制器間履行一種雙向同步串行數據幀協(xié)議,，每幀為11～12Bit，如圖3所示,。
按照標準的三鍵鼠標的數據包有效數據為3個字節(jié),，如圖4所示。
讀取PS／2鼠標數據后需要按照USB鼠標的格式進行轉換,。USB鼠標的數據格式如圖5所示： 此鼠標的重點調試重點是S52的USB控制代碼,。筆者參考了PHILIPS的標準固件驅動代碼，并進行了一定優(yōu)化,。
USB的控制代碼通常由三部分組成,。
(1)初始化：初始化主要對S52以及外圍電路的初始化，通過復位,，初始化USB并讀取D12的ChipID進行確認(D12的ChipID為0x1012),；
(2)中斷服務：用于對主機的令牌包的響應,，主要包括StandardDeviceReq標準請求，VendorDeviceReq用戶廠商請求和ClassFunctionReq類設備請求等,，其中比較重要的為標準請求,。標準請求的作用是告訴PC這是一個什么樣的USB設備，包括USB類型,、USB設備的描述符等,；
(3)主循環(huán)處理數據：用于對獲得的USB鼠標數據的處理填充，并等待PC要求數據時將數據傳送給PC,。
Windows對USB設備的枚舉順序：
(1)GetDeviceDescriptor：主機主要對Length感興趣,，即第2字節(jié)type必須為0x01，即Device,，否則PC將重復2次后放棄(注意：此步只發(fā)送前16字節(jié)設備描述符),；
(2)SetAddress：一般為02或者03；
(3)GetDeviceDescriptor：讀取全部設備描述符,，一般為18字節(jié)分為2次傳輸,，如果不正確PC重復2次后放棄(與(1)步相比，此步發(fā)送全部的18字節(jié)設備描述符),；
(4)GetConfigDescriptor：注意第2字節(jié)一定為0x02即Config,；
(5)GetStringDescriptor：根據在設備描述符中的第15、16,、17字節(jié)索引順序而定,，一般先讀取LanguageID再讀取ProductString讀取全部ConfigDescriptor，次數根據描述符的大小決定,，端點個數不同,，描述符大小不同。至此PC已經能正確識別設備并安裝驅動,，如果不正確PC將重復2次后放棄,；
(6)SetCorfiguration、GetConfiguration和Getlnterface等調用,，對設備的狀態(tài)進行最后的配置即完成設備的枚舉,。
在編寫USB固件程序時需要注意：
(1)S52的中斷應設置為電平觸發(fā)，中斷后必須讀上次傳輸狀態(tài)寄存器命令0x40-0x45,，以清除中斷寄存器中的中斷標志,，只有這樣D12的中斷輸出才能變回高電平；
(2)在接收到Setup包后必須調用ACKsetup命令重新使能端口0,；
(3)在向IN端點寫完數據后必須調用ValidateBuffer命令(0xFA)指明緩沖區(qū)中的數據有效,，可以發(fā)送到主機；
(4)當讀完數據后必須調用ClearBuffer命令(0xF2),，以保證可以接收新的包,；
(5)在調試過程中,，可使用USBVIEW等工具軟件，外加代碼中的串口輸出調試信息配合完成,；
(6)在代碼中涉及到鼠標報告描述符MouseReportDescriptor,，可以使用HID Descrptor Tool工具生成。
USB鼠標的軟件流程如下： 完成后的截圖如圖7所示,。
圖7為在設備管理器中看到的識別為“USB人體學輸入設備”以及“HID-compliant mouse”,；在“人體學輸入設備”查看屬性，可看到“位置0(LLH-HXY’MOUSE)”,。
圖8為使用USBVIEW調試工具看到的USB鼠標信息,。
圖9為筆者的做的實物圖，正在使用中,。
該USB鼠標經過筆者的長時間測試使用,，性能比較穩(wěn)定。在實際使用過程中應對鼠標的移動速度進行調整,，以更加適應自身的使用習慣,。除此之外，硬件焊接正確無需調試便可正常工作,。筆者已經附上全部的代碼以及調試輸出信息,，供讀者進行參考。
本文利用ATMEL89S52完成了鼠標移動數據的讀取與PC機通信數據的傳送,，其實質為PS／2到USB協(xié)議的轉換,，有興趣的讀者可以使用更加小巧、低電壓的芯片進行改造,，使結構更加合理,，外觀更加美觀。從學習USB協(xié)議的通用性和易用性上說,，具有廣泛的價值,。