引言 

　　隨著計算機接口技術的日新月異，傳統的PS2鍵盤已不再對市場形成壟斷，USB鍵盤正在逐漸擴大市場占有率。與此同時，USB鍵盤也在不斷完善自身的功能，由于傳統的107鍵結構鍵盤已無法滿足用戶的需要，所以帶有特殊功能鍵的USB多媒體鍵盤也就應運而生。

USB

　　USB接口具有如下優點：即插即用(Plug and Play)的特性，并具有自動檢測的功能；可擴充到127個設備，支持熱插拔，無需關閉系統電源；可達480Mbps傳輸速率(USB2.0協議支持，USB1.1協議支持12Mbps)，可滿足大多數設備的傳輸使用需要。

　　USB的數據傳輸共有四種類型：(1)控制傳輸；(2)中斷傳輸；(3)批量傳輸；(4)同步傳輸。在USB鍵盤中只用到控制傳輸和中斷傳輸。所有的USB設備，必須通過系統列舉才可以正常使用。USB協議規定幾種必需的描述符：設備描述符，配置描述符，接口描述符，端點描述符，HID描述符和報告描述符，鍵盤設備列舉的過程，是設備根據自身的具體實際把描述符按主機要求的順序和格式，通過D+和D-兩路差分數據線，發送給主機的根集線器。列舉成功后，設備管理器中顯示此設備為人體學輸入設備[1]。列舉簡單流程如圖1所示。

圖1 設備列舉流程圖

報告描述符

　　一個USB多媒體鍵盤，共包含三種按鍵：普通按鍵，系統特殊功能鍵和用戶特殊功能鍵，其中系統特殊功能鍵有Sleep、Power和Wakeup三個，用戶特殊功能鍵較多，常用的有www, Mail , My Computer等。在USB列舉中，對鍵盤的特殊功能鍵的描述，主要是通過鍵盤的報告描述符(表1，表2)來實現的，即按照USB協議[2]的要求，將給定的報告描述符發送給主機，主機通過分析接收到的報告描述符，判斷出鍵盤的按鍵信息，然后實現對按鍵的響應。下面給出列舉的報告描述符并詳細說明。

　　描述符中0980表示其下的描述符是關于系統特殊功能鍵，定義頭字節為02，第二個字節表示鍵值信息，報告數值為3，表示有三個不同的健值需要發送。發送時，第二字節每位從低位到高位順序置1，以表示不同鍵值，向主機發送的數據如下：

POWER:
00000010 00000001 即02 01
SLEEP:
00000010 00000010 即02 02
WAKEUP:
00000010 00000100 即02 04
當按鍵抬起時，向主機發送零幀：即02 00

　　報告描述符中050c,0901表示以下是用戶特殊功能鍵，定義字頭是03，報告長度為8，需要8位即一個字節來表示所有的鍵值信息。不同的鍵值，是通過對字節從低到高的8位順序置1來表示，對于我們的報告描述符，按鍵PLAY/PAUSE送入主機的鍵值應為： 00000011 00000001 即03 01

以下列舉三個常用按鍵按下時鍵盤向主機發送的鍵值：

WWW： 報告描述符中第六個，送入主機的鍵值應把第六位置1，即：
00000011 00100000 即03 20

SEARCH: 報告描述符中第五個，送入主機的鍵值應把第五位置1，即：
00000011 00010000 即03 10

MAIL： 報告描述符中第二個，送入主機的鍵值應把第二位置1，即：
00000011 00000010 即03 02

當按鍵抬起時，向主機發送零幀： 即03 00

系統方案

　　我們使用Altera公司1K100QC208芯片作為系統的核心芯片，實現鍵盤掃描，編碼，USB接口以及整體系統控制的功能，配以Philips公司的P11A芯片，作為USB設備的和主機之間的 transceiver，外加一個改裝后的帶特殊功能鍵的鍵盤,組成USB帶特殊功能鍵的鍵盤系統(圖2)。

圖2 系統實現

結語

　　通過以上方案，我們按照USB協議規定和主機通信，實現了USB多媒體鍵盤特殊功能鍵部分的功能。

參考文獻：

1. “Universal Serial Bus Specification Revision 1.1”，1998
2. “Device Class Definition for Human Interface Devices(HID)”，2001