本帖最后由 小恩GG 于 2025-12-3 18:24 编辑
基于 MCXN947 的 USB HID 鼠标多按键功能实现与分析
一、主要内容 USB HID（Human Interface Device）协议是嵌入式开发中常见的接口标准，广泛应用于键盘、鼠标等输入设备。本文将基于 MCXN947 SDK 官方USB HID Mouse 示例，扩展实现多按键控制鼠标上下左右移动及左键点击，并通过 USB 逻辑分析仪进行抓包验证，帮助开发者了解 HID 协议及 USB 枚举过程。 二、开发环境 硬件 - FRDM-MCXN947开发板
- USB逻辑分析仪（如 Teledyne）
软件 - MCUXpressoIDE
- FRDM-MCXN947 SDK
三、USB HID Mouse 基础知识 1. HID（Human Interface Device，人机接口设备）协议是 USB 标准中的一种设备类协议，主要用于描述和传输人机交互设备的数据，如键盘、鼠标、游戏手柄、触摸屏等。
HID 协议通过 报告描述符（Report Descriptor） 定义数据结构，主机根据该描述符解析输入、输出的报告，实现设备与主机之间的数据交互。
核心概念：
- 报告描述符（Report Descriptor）：用于描述设备数据格式和功能，定义输入、输出报告的结构。
- 报告（Report）：设备与主机之间传输的数据单元，
2. HID Mouse 报告格式 标准鼠标输入报告结构如下，共四个字节
四、USB 枚举过程分析 1. 获取设备描述符 主机发送 GET_DESCRIPTOR 请求，结构如下：
USB逻辑分析仪抓取的获取设备描述符包：
从机返回设备描述符：
USB逻辑分析仪可解析描述符：
2. 设置地址 SET_ADDRESS 当设备复位后，都使用默认地址0。主机从地址为0的设备获取设备描述符，一旦收到设备描述符之后，主机就会发送设置地址的请求SET_ADDRESS。地址值存放在wValue中。 USB逻辑分析仪抓取设置地址包：
3. 设置配置描述符 SET_CONFIGURATION 主机发送SET_CONFIGURATION 命令:
配置描述符包含 Configuration、Interface、HID、Endpoint 描述符，必须按顺序排列。在文件usb_device_descriptor.c 文件的数组g_UsbDeviceConfigurationDescriptor[]定义。
五、功能扩展与代码实现 在官方 HID Mouse 示例中，鼠标移动是通过定时器控制的矩形轨迹。为了实现更灵活的控制，我们设计并实现了多按键控制鼠标上下左右移动及左键点击 的功能。 1. 需求分析 - 增加 4 个方向移动键（上、下、左、右）和一个左键点击键。
- 按键触发鼠标移动，替代默认的矩形轨迹控制方式。
2. 设计思路 - GPIO 初始化与中断处理：通过 GPIO 中断检测按键状态。
- HID 报告更新逻辑：根据按键状态修改 HID 报告并发送给主机。
3. 按键映射 根据FRDM-MCXN947 开发板子现有资源，利用如下五个引脚下降沿模拟鼠标按键。
4. GPIO 中断处理
void GPIO00_IRQHandler(void) { key = 1; // 左键点击 GPIO_GpioClearInterruptFlags(BOARD_INITPINS_SW2_GPIO,1U << 23); }
void GPIO40_IRQHandler(void) { if(GPIO_PinGetInterruptFlag(BOARD_INITPINS_KEY_RIGHT_GPIO,BOARD_INITPINS_KEY_RIGHT_PIN)) { key = 2; // 右移 } elseif(GPIO_PinGetInterruptFlag(BOARD_INITPINS_KEY_UP_GPIO,BOARD_INITPINS_KEY_UP_PIN)) { key = 3; // 上移 } elseif(GPIO_PinGetInterruptFlag(BOARD_INITPINS_KEY_DOWN_GPIO,BOARD_INITPINS_KEY_DOWN_PIN)) { key = 4; // 下移 } else if(GPIO_PinGetInterruptFlag(BOARD_INITPINS_KEY_LEFT_GPIO,BOARD_INITPINS_KEY_LEFT_PIN)) { key = 5; // 左移 } else { key = 0; // 无操作 } GPIO_GpioClearInterruptFlags(BOARD_INITPINS_KEY_RIGHT_GPIO,0xffffffff); }
5. 修改HID发送报告 static usb_status_t USB_DeviceHidMouseAction(void) { switch(key) { case 1: // 左键点击 g_UsbDeviceHidMouse.buffer[0] = 0x01; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[1] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[2] = 0; break;
case 2: // 右移 g_UsbDeviceHidMouse.buffer[0] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[1] = 20; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[2] = 0; break;
case 3: // 上移 g_UsbDeviceHidMouse.buffer[0] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[1] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[2] = 20; break;
case 4: // 下移 g_UsbDeviceHidMouse.buffer[0] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[1] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[2] =(uint8_t)(-20); break;
case 5: // 左移 g_UsbDeviceHidMouse.buffer[0] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[1] =(uint8_t)(-20); g_UsbDeviceHidMouse.buffer[2] = 0; break;
default: // 无操作 g_UsbDeviceHidMouse.buffer[0] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[1] = 0; g_UsbDeviceHidMouse.buffer[2] = 0; break; }
key = 0; // 重置按键状态
returnUSB_DeviceHidSend(g_UsbDeviceHidMouse.hidHandle, USB_HID_MOUSE_ENDPOINT_IN, g_UsbDeviceHidMouse.buffer, USB_HID_MOUSE_REPORT_LENGTH); }
六、实现效果与USB 抓包验证 - 按下对应按键，鼠标在屏幕上实现上下左右移动。
- SW2 按键触发左键点击。
通过 USB 逻辑分析仪验证 HID 报告是否正确发送，确保按键触发对应的鼠标动作。
1. 点击按键P4_5，根据定义，鼠标右移： 抓取USB逻辑分析包：
可见 X 值为 0x14，Y 值为 0，表示向右移动 0x14。
2. 按一下开发板SW2，根据定义，模拟点击鼠标左键。 抓取USB逻辑分析包：
七、总结 本文详细介绍了： - USB HID mouse 协议枚举过程
- 多按键控制鼠标移动的实现
- USB抓包验证方法
该案例适合 USB 初学者参考，帮助快速理解HID 鼠标协议和嵌入式 USB 开发。
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发表于 2025-12-2 10:36:58
沉默卡
照妖镜
发表于 2025-12-3 04:39:59
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