Arduino学习笔记A11 - Arduino模拟电脑键盘（基于AVR-USB的USB-HID设备）
本帖最后由 弘毅 于 2012-12-18 08:50 编辑Arduino模拟电脑键盘（基于AVR-USB的USB-HID设备）
关于此帖子的其他讨论，还可以看看
http://geek-workshop.com/thread-2303-1-1.html
http://geek-workshop.com/thread-2310-1-1.html
键盘作为经典的输入设备，使用在很多互动中都有特别的优势，比如我们可以通过键盘直接给flash传递按键事件。而无需通过串口之类的特殊接口，虽然我们可以拆一个传统的键盘，然后将里面的按键引出来，但是这样有一个缺点，就是键值不能动态改变并且不能一次多键。使用模拟键盘的话，我们就可以随意在程序设置按键的时间和键值。比如本文的例子就是按下一个按键，模拟键盘就在电脑输入“HELLO WORLD”。
硬件部分：
材料清单：
Arduino x1
68Ω电阻 x2 (没有68Ω的话，用50~100Ω电阻也行)
2.2kΩ电阻 x1 (没有2.2kΩ的话，用1.5k~2.2k电阻也行)
USB连接线（一端是USB口，另一端是电线） x1
3.6v 稳压管（建议选用功耗0.25~0.5w的）x2
电路原理图：
电路图解说：
1、两个68Ω的电阻起到限流和保护作用，防止在意外情况下损坏计算机的USB端口或单片机的端口。
2、2.2kΩ电阻是上拉电阻，用于分辨总线状态。如果上拉电阻接于D+和+5v端则是高速USB设备，接于D-与+5v端，则是低速设备。此处键盘传输速率不高，接到D-作为低速设备即可。
3、D+和D-上的3.6V稳压二极管D1和D2起到限制数据线上的电平的作用。因为在USB规范中规定数据线D+和D-上的电平范围是3.0V至3.6V，而AVR单片机的输出电平是Vcc。如果单片机的Vcc是5V，在没有D1和D2的情况下将造成电平不匹配，会造成在很多计算机中无法正确识别出USB设备。如果用户系统的Vcc在3.0V至3.6V之间，就可以省略这两个稳压二极管。从这里也可以看出用户系统的Vcc必须高于3V。
4、由于低速AVRUSB所需要的是1.5MHz时钟，而单片机每8条指令就能精确完成一个数据位的采集。所以AVRUSB最小单片机时钟频率是12MHz。并且可以使用的时钟频率有12MHz、12.8MHz、15MHz、16MHz、16.5MHz、20MHz，其他的不支持。所以如果使用最小系统制作此模拟键盘的话8MHz的话，ATMega8L不能用。
————————
软件部分：
Arduino支持库文件：
http://soft1.wmzhe.com/download/ ... ino/UsbKeyboard.zip
文件下载后解压到arduino编译器的libraries文件夹下面。
注意：
1、UsbKeyboard库中，usbconfig.h里面可以更改USB接线的引脚定义，下面给出一个大概解释（下面的PORTD是指AVR单片机的PORTD，要查询Arduino原理图才能得到是Arduino的哪个引脚）：
#define USB_CFG_IOPORTNAME DUSB输入输出引脚使用AVR单片机的PORTD，如果改成B就是使用PORTB
#define USB_CFG_DMINUS_BIT 4USB的D-接PORTD的第四位PD4，对应Arduino D4
#define USB_CFG_DPLUS_BIT2USB的D+接PORTD的第二位PD2，对应Arduino D2
#define USB_CFG_PULLUP_IOPORTNAME DUSB上拉引脚使用AVR单片机的PORTD，如果改成B就是使用PORTB
#define USB_CFG_PULLUP_BIT5USB的上拉电阻接PORTD的第五位PD5，对应ArduinoD5
2、在UsbKeyboard库的UsbKeyboard.h里面，有关于模拟键值的表
#define KEY_A 4
#define KEY_B 5
#define KEY_C 6
#define KEY_D 7
#define KEY_E 8
等。但不齐全。经过测试，其实这个键盘基本可以模拟几乎所有键值（Power，Sleep，Pause似乎不能）。
比如方向键右左下上分别对应79,80,81,82数字。即写成
UsbKeyboard.sendKeyStroke(79);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(81);
等。由于整理比较麻烦，大家可以自己下载个KeyboardTest软件测试不同数字下面的键值。
程序示例：
下面的例子演示了用Arduino虚拟键盘的应用例子。打开记事本，然后将Arduino的D12引脚和GND连起来，就会打印HELLO WORLD字样。
/*
Arduino模拟键盘 by Ansifa
2012.6.8
功能描述：插上此模拟键盘，打开记事本，然后按下按钮，即可在记事本打印出HELLO WORLD字样
接线方法：
<img src="http://www.geek-workshop.com/forum.php?mod=image&aid=5359&size=300x300&key=e9fa5559e6d5724d51f770bc6c55b941&nocache=yes&type=fixnone" border="0" aid="attachimg_5359" alt="">
Arduino D2接68Ω电阻后，接USB线D+
Arduino D4接68Ω电阻后，接USB线D-
Arduino D5接2.2kΩ电阻后，接USB线D-
Arduino D2接3.6v稳压管到GND
Arduino D4接3.6v稳压管到GND
+5v接USB线VCC
GND接USB线GND
Arduino D1接一个开关到GND
附：USB线序颜色（由于各生产厂不同，不一定准确，仅供参考）
*USB键鼠： | *USB接口
白<->VCC | 红<->VCC
橙<->D- | 白<->D-
绿<->D+ | 绿<->D+
蓝<->GND | 黑<->GND
*/
#include "UsbKeyboard.h"
int KEYPIN = 1; //按键接在D1引脚，也可以改成任何引脚
void setup()
{
TIMSK0 &= !(1 << TOIE0); //
pinMode(KEYPIN, INPUT);
digitalWrite(KEYPIN, HIGH);
}
void loop()
{
UsbKeyboard.update();
if(digitalRead(KEYPIN) == HIGH)
{
delay(100);
if(digitalRead(KEYPIN) == LOW)
{
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_H);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_E);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_O);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_SPACE);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_W);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_O);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_R);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_D);
UsbKeyboard.sendKeyStroke(KEY_ENTER);
}
}
}
注意，先插上Arduino数据线，将程序写入Arduino。然后拔掉数据线，将模拟键盘USB线接到电脑，即可使用。
下面随便点实物图
刚焊好的正反面
插数据线写程序进Arduino：
这么好的贴，要顶哟 按键精灵？:lol 你好。我看了你的模拟键盘的教程，我照着做了一遍，但是我接usb线到pc时，提示不能识别的设备。我确定稳压二极管方向是对的，电阻也是对的。我也将程序刷到arduino了。（我用的ＵＮＯ）
我量了一下D2跟GND之间的电压时2.8v，D1的电压是 -0.3v。这正常么？
非常感谢。 我用usb转TTL来代替USB线可以么……我也是UNO 漫步年华。。。 发表于 2012-8-1 00:13 static/image/common/back.gif
我用usb转TTL来代替USB线可以么……我也是UNO
还有这句有什么用？
TIMSK0 &= !(1 << TOIE0); //
看头文件吃力@-@ 看不懂，能详细解析下吗？谢谢 典型的AVRUSB程序，建议先看看“AVRUSB技术探讨”一文 好贴啊~~~~~ 大火炉 发表于 2012-7-31 22:16 static/image/common/back.gif
你好。我看了你的模拟键盘的教程，我照着做了一遍，但是我接usb线到pc时，提示不能识别的设备。我确定稳压二 ...
我开始也是这样，后来发现有一只二极管两端同时碰到USB B母口的金属壳子，短路了
-0.3V那只肯定短路了。 本帖最后由 tyroeg 于 2013-3-1 16:05 编辑
漫步年华。。。 发表于 2012-8-1 00:15 static/image/common/back.gif
还有这句有什么用？
TIMSK0 &= !(1
好像是AVR单片机系统里的东西
“Enable timer 0 interrupt”
Thanks to xSmurf the apparent cause of the instability has been identified. It appears the timer0 interrupt routine causes the USB side of things to barf. Interim work-around is to disable the timer in setup with:
// disable timer 0 overflow interrupt (used for millis)
TIMSK0&=!(1<<TOIE0);
Note that this "fix" will cause delay and millis to no longer function.
With this workaround in place I can reliably repeat typing.
In the interim I am using this for delays:
void delayMs(unsigned int ms) {
/*
*/
for (int i = 0; i < ms; i++) {
delayMicroseconds(1000);
}
}
xSmurf suggested modifying the pre-scaler value for the timer as a possible solution. 好贴，要顶 {:soso_e113:}硬件版按键精灵,游戏外挂,哈哈. 号哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈 谁会做啊，我做的没反应，谁教我一下。加我QQ1105731580