设备应用于智能遥控器中的设计与实现

、Y 轴和Z 轴方向的加速度数据，Gyro产生X 轴、Y 轴和Z 轴方向的角速度数据。MCU 通过I2C 总线不断的轮询传感器模块来获取这些数据，并把这些数据分析整理成8 个字节的数据包， 再以2.4 GHz 射频通信协议打包发送给Dongle 端。

图2 传感器与MCU 之间连接的电路图

　　Dongle 端通过射频收发模块与遥控器端进行数据传输，通过USB 总线与电视机之间进行数据传输。Dongle 端模块的硬件电路比较简单， 功能模块框图如图3 所示， 采用单片机IA2E 作为它的MCU。由于IA2E 中包含了射频收发模块和USB 接口模块，所以只需要一个MCU 即可。IA2E 集成了USB通讯中的底层协议， 具有省事的内置固件模式和灵活的外置固件模式，它只是负责数据交换，所以单片机程序设计非常简洁。另外，可以在Dongle 端设计LED 灯电路模块，不仅美观，而且可以辅助软件更好地实现体感游戏手柄的功能， 还可以用来标识电视机的工作状态，保证Dongle 端做出正确的响应。

图3 Dongle 端功能模块框图

2.2 软件系统设计

　　本系统所设计和实现的体感游戏手柄具有输入和输出的功能，即它具有输入和输出HID 数据包。它不像键盘和鼠标是标准的HID 设备，需要根据HID 规范自定义它的数据包格式。根据数据包的格式，写出其报告描述符，以保证在枚举过程中正确识别出体感游戏手柄设备。Dongle 端分析整理从遥控器端获取到的数据，根据设备的报告描述符，识别出体感游戏手柄数据，并把这些数据整理成符合其输入数据包格式的数据，然后Dongle 端再以USB 协议的通信方式，将整理好的数据传输给电视机。同时Dongle 端接收电视机反馈回来的数据信息， 并整理成符合其输出数据包格式的数据，然后将信息反馈给遥控器端，遥控器端再作出相应的响应。

　　与所有HID 设备一样，具有体感游戏手柄功能的智能遥控器Dongle 端的应用程序设计也主要包括以下4 个方面的工作：1）查找所有HID 设备；2）确定哪一个是用户需要的HID 设备，并连接该设备；3）获得HID 设备的信息；4）根据用户需要，读取HID 输入报告或者写入HID 输出报告。

　　智能遥控器中可能定义了多个HID 设备，需要使用两个接口，接口0 用于实现其他HID 设备的功能，接口1 用于实现体感游戏手柄的功能。因此需要两个非零端点，因为同一配置下的不同接口，必须使用不同的端点。而数据是通过非零端点进行传输的，体感游戏手柄的接口选用端点2 返回或发送报告数据。Dongle 端通过端点2 输入向电视机返回体感游戏手柄的数据，电视机通过端点2 输出中断将反馈给遥控器的信息发出。

　　Dongle 插入后，怎样让电视机识别出USB 体感游戏手柄呢？设备枚举的功能就是实现电视机识别设备的过程，只有枚举成功了，电视机才能识别出设备，建立电视机与设备之间的通信。设备的枚举过程都是通过端点0 实现的。电视机通过端点0 输出中断发出各种请求，数据存放在端点0 的输出缓冲区中。Dongle 端读取并分析端点0 输出缓冲区的数据，然后通过端点0 输入中断做出相应的响应，数据存放到端点0输入缓冲区中， 在电视机下一次发送IN 令牌包后，MCU 会自动将端点0 输入缓冲区数据返回给电视机。当Dongle 端有多个报告描述符时，程序怎么知道电视机请求的是哪个呢？ 电视机要获取报告描述符时，请求是发送到接口的。当电视机发出发送到接口1 的报告描述符请求时，Dongle 端会返回体感游戏手柄的报告描述符数据给电视机， 从而成功完成枚举过程。电视机识别出体感游戏手柄，建立它们之间的通信。

　　在本系统中，通过在芯片的集成开发环境中添加USB 模块，根据实现设备的功能特点，做出相应设置并编译，实现设备枚举过程的功能及所需的代码， 然后再根据设备的实际需求做相应的修改， 在Dongle 端程序的主函数中初始化USB 模块，就可以实现电视机识别Dongle，进而识别出体感游戏手柄设备。Dongle 端程序主流程图如图4 所示。进入主函数，MCU 首先完成一系列初始化，包括中断配置和USB模块初始化（开始枚举过程）。然后程序就处于一个无限循环中，实现电视机和设备之间的实时通信。

图4 Dongle 端程序主流程

电视机和设备之间不是随时都能够进行通信的，只有设置了非零配置之后才能进行数据传输。在无限循环中，首先判断电视机和Dongle 端的通信是否准备好，即设备的枚举过程是否成功完成。这需要获取配置值，进行判断，若配置值非零，说明电视机和Dongle 端的通信已建立。Dongle 端不断的获取从遥控器端发来的数据，根据设备的设备描述符、配置描述符集合（包括断点描述符、接口描述符等），分析整理后存放到相应HID 设