用于NIOS II 嵌入式處理器系統的鼠標控制器設計

隨著芯片制造技術的發展，SOPC（可編程單芯片系統）已成為嵌入式系統設計的一個發展方向。Altera公司推出的NIOS II嵌入式處理器系統，是目前比較流行的SOPC。它通常由NIOS II處理器、Avalon總線結構和各種外圍設備（包括SDRAM控制器、DMA、CF卡控制器以及用戶自己設計的外圍設備[1]等）的IP核三部分組成[2]，Altera的SOPC builder系統開發工具可以自動生成這些組件以及聯結它們的總線。近些年來，NIOS II嵌入式處理器系統由于具有較高的性能，很好的設計靈活性，在嵌入式領域中的應用越來越廣泛。另一方面，隨著嵌入式系統的發展，鼠標在嵌入式系統中的應用越來越多。本文介紹了一個鼠標控制器的設計，不但支持標準PS/2（IBM PS/2）鼠標，還支持微軟的Intellimouse，相比目前多數采用的另外加一個單片機作為鼠標控制器的方式減少了系統成本，可以在采用NIOS II處理器的嵌入式系統中應用。

1、鼠標控制器的設計

本文所介紹的鼠標控制器是一個Avalon從模式設備，遵循Avalon總線接口規范，并遵循PS/2通訊協議。

1.1 Avalon 總線從端口接口信號

Avalon總線規范定義了外設可以包含的各種信號類型（例如地址、數據、時鐘等）[3]。本文所設計的鼠標控制器是一個從模式設備, 它和Avalon總線通過從端口信號連接。部分Avalon從端口信號的方向和說明如表1所示。信號的方向是從外設的角度定義的。

表1 部分Avalon 從端口信號說明

１.2 PS/2通訊協議簡介

　　PS/2通訊協議[4]是一種雙向同步串行通訊協議。通訊的兩端通過時鐘線同步，并通過數據線交換數據。

標準PS/2 鼠標支持X方向（左右）位移，Y方向（上下）位移，并支持左鍵，中鍵和右鍵。它發送位移和按鍵信息給主機采用3字節數據幀格式(表2所示的4字節數據中的前3個字節)。微軟的Intellimouse是對標準PS/2 鼠標的擴展。它支持五個鼠標按鍵和三個位移軸，左右，上下和滾輪（Z方向）。缺省情況下工作方式和標準的PS/2 鼠標類似。要進入滾輪模式主機應該發送如下的命令序列：

　　設置采樣速率（0xf3） 200（0xc8）
　　設置采樣速率（0xf3） 100（0x64）
　　設置采樣速率（0xf3） 80 （0x50）

在滾輪模式下鼠標使用4字節的數據幀格式，如表2所示。

另外，鼠標上電后會載入缺省設置，其中之一是數據報告被禁止。要讓鼠標開始發送數據包，主機應發送0xF4（使能鼠標）命令給鼠標。

表2 微軟的Intellimouse的數據幀格式

１.3 鼠標控制器的設計實現