基于STM32的USB鼠鍵模塊電路設(shè)計(jì)方案(原理圖+源碼)

一、 設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)

       由于應(yīng)用需要，想做一個(gè)USB鼠標(biāo)鍵盤復(fù)合設(shè)備，用于向USB主機(jī)定期輪詢發(fā)送鼠標(biāo)鍵盤指令。

       10年的時(shí)候使用過(guò)STM32的USB示例，但一直苦于復(fù)合設(shè)備的USB描述符知識(shí)點(diǎn)太多，而沒(méi)有真正上手。近年來(lái)，網(wǎng)上出了有很多教程，從中汲取了很多知識(shí)，終于不用苦啃USB設(shè)備描述符、報(bào)告描述符的知識(shí)了，了解一些皮毛就可以開始開發(fā)了。

二、 期望實(shí)現(xiàn)的功能及解決方案

       1、 USB鼠標(biāo)鍵盤復(fù)合設(shè)備：這當(dāng)然是必不可少的核心功能了，一塊STM32F103就可以搞定。

       2、 如何去控制MCU向USB主機(jī)發(fā)送指令，這邊考慮了幾種實(shí)現(xiàn)手段：

a. 第一是擴(kuò)展出一個(gè)U盤的功能，然后在PC上編輯U盤中的特定配置文件，上電后通過(guò)檢測(cè)按鍵或開關(guān)來(lái)控制設(shè)備在正常模式和設(shè)定模式之間切換。

這種實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是：使用起來(lái)比較方便，只要一臺(tái)電腦、一個(gè)文本編輯器就可以開發(fā)出多種多樣的功能。

它的缺點(diǎn)是：設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，需要合理分配USB大容量設(shè)備和USBHID之間的資源、需要用到文件系統(tǒng)、需要對(duì)配置文件設(shè)計(jì)一套完整的數(shù)據(jù)解析過(guò)程以應(yīng)對(duì)文件損壞帶來(lái)的影響。

b. 第二是擴(kuò)展一路USB轉(zhuǎn)串口，通過(guò)數(shù)據(jù)透?jìng)骰騧odbus協(xié)議來(lái)下載配置信息，同樣也需要開關(guān)或按鍵來(lái)完成工作模式的切換。

這種實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是：開發(fā)簡(jiǎn)單。

它的缺點(diǎn)是：配置比較麻煩，為了簡(jiǎn)化配置過(guò)程，需要通過(guò)一個(gè)上位機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。相比第一種方案來(lái)講，開發(fā)一個(gè)帶串口功能的上位機(jī)軟件，相對(duì)比較簡(jiǎn)單。（當(dāng)然這里也因人而異，本人對(duì)Visual Studio的較為熟悉。如果覺得上位機(jī)編寫比較麻煩的話，可以考慮第一套方案）

三、 硬件的挑選 

       這里選用了SL2.1A作為一個(gè)HUB接口。選它的理由是我們需要至少兩路USB接口用于USB鼠鍵（這里將USB鼠標(biāo)鍵盤進(jìn)行簡(jiǎn)稱，方便閱讀）和STM32的串口通訊。選好以后，發(fā)現(xiàn)它不但是一個(gè)一拖四的HUB，還自帶內(nèi)部晶振，可以節(jié)省布板空間（這一板的PCB上空間有很大空余，所以晶振雖然不用，我也把它預(yù)留上去了），而且可以輸出3.3V以及1.8V的數(shù)字電源，這樣可以方便我們做一些其他擴(kuò)展（后面番外篇上會(huì)講到一些擴(kuò)展舉例）。

       選取了CH330作為USB 轉(zhuǎn)串口芯片。理由是SOP8的封裝器件比較短，節(jié)省了布板空間；引腳數(shù)量比較少，便于布板走線；支持5V和3.3V供電，方便電源排布；其實(shí)所有的一切都是因?yàn)榉奖悴及宥x用了它。
       核心芯片STM32F103，選它的理由很簡(jiǎn)單，最早接觸的是STM32，個(gè)人鐘愛而已。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源也使它成為眾多的熱門MCU之一。 

四、 PCB及程序 

        略。（詳見附件。程序部分只會(huì)提供一個(gè)基礎(chǔ)的功能便于大家學(xué)習(xí)，更完善的功能大家可以在此基礎(chǔ)上自由發(fā)揮。謝謝?。?/p>

五、 實(shí)物展示 

        最終的實(shí)物就如圖所示，2cmx3.5cm的尺寸差不多是整個(gè)大拇指的大小，配上一個(gè)外殼的話，那就美美噠。（手工焊接比較粗糙，請(qǐng)各位看官見諒，呵呵）
        在附件文檔的番外篇中，我提到了這款小板在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到的一些預(yù)留功能，如HUB擴(kuò)展、數(shù)字電源等七項(xiàng)擴(kuò)展功能，這些小彩蛋可能會(huì)在您使用中帶來(lái)一些意外收獲！