CN103076887A

CN103076887A - 分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法

Info

Publication number: CN103076887A
Application number: CN 201310004094
Authority: CN
Inventors: 蒙艳; 孙旭华
Original assignee: Shanghai Automation Instrumentation Co Ltd
Current assignee: Shanghai instrument and meter for automation company limited
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，在原键盘上增加上移、下移、左移、右移、鼠标左键、鼠标右键六个功能键，约定功能键值对应鼠标的移动和点击功能，键盘USB接口中使用ARMCortex-M3内核的芯片，实现通过USB接口与上位机通信，所有按键均经过按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理4个状态转移处理后将信息通过USB接口送上位机，上位机中监控软件处理信息，实现相应的鼠标操作。此方法能够满足操作员键盘对尺寸和功耗的要求，增强操作员键盘功能，提高工业自动化能力，并有效降低成本。

Description

分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法

技术领域

本发明涉及一种分散控制系统技术领域，特别涉及一种分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法。

背景技术

随着工业控制现场中分散控制系统（DCS）的发展，需要特定的DCS操作员键盘对系统进行控制。该键盘使操作员能对系统的操作更加直观，操作方法更加简捷，以降低对操作员的操作技能要求，进一步减少误操作的可能，从而提高整个生产线的自动化能力。DCS操作员键盘正是基于这个目的产生的。该键盘在功能上除了兼容标准PC键盘的功能外，增加了DCS功能扩展区和用户自定义扩展区，如逻辑开、逻辑关、手动、自动、报警、输出步长等等，一旦有按键动作，键盘立刻响应并将按键编码发给主机，主机根据接收到的按键编码调用相应的子函数来完成响应功能。

同时该键盘支持目前广泛流行的USB接口的标准PC键盘通讯协议。USB协议专门为人机交互设备提供了接口描述，即HID设备类。用户可以按照HID设备类的协议设计通用键盘，也可以根据自己的需要设计特殊的键盘，以满足不同的应用场合。USB通信协议的设备一旦接入主机USB接口，主机调用底层驱动自动完成USB设备的枚举，实现方便快捷的即插即用。

现在根据用户需求，要求在操作员键盘上集成鼠标功能。通常实现此功能要在键盘上集成一个滚轮鼠标来实现。而由于操作员键盘的尺寸和功耗限制，集成一个鼠标是不现实的。

发明内容

本发明是针对现有的操作员键盘上无法集成鼠标功能的问题，提出了一种分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，以满足操作员键盘对尺寸和功耗的要求，增强操作员键盘功能，提高工业自动化能力，并有效降低成本。

本发明的技术方案为：一种分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，具体包括如下步骤：

1）在原分散控制系统操作员键盘上增加六个功能键，分别为上移，下移，左移，右移，鼠标左键，鼠标右键，约定功能键值对应鼠标的移动和点击功能，键盘USB接口中增加ARM Cortex-M3内核的芯片，实现通过USB接口与上位机通信；

2）ARM Cortex-M3内核的芯片内引入状态转移法和定时器中断，定时器每10ms中断调用键盘任务来处理按键信息，键盘任务将按键状态分为按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理4种，并将按键处理过程转化为这4种状态转移处理，即所有按键均经过按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理4个状态转移处理，先对按键进行扫描，若无按键按下，则每隔10ms扫描一次；若有按键按下，记录下按键所处键盘的位置代码，转向消抖处理；所按下按键若通过消抖处理，则确认其位置代码，进入到按键确认阶段，将位置代码转换为按键HID码并发送；否则释放其位置代码，转到按键扫描处重新扫描；发送完其HID码的按键再进行消抖处理看释放否；若按键未释放则继续等待，若已释放则转向按键扫描处重新扫描；

3）上位机对鼠标键值的处理及功能实现：上位机接收USB通信接口信息后通过监控软件首先对键盘事件进行响应处理，调用对应信息处理函数，在对应的信息处理函数中对接收的相应的键码值进行具体处理，获取鼠标位置，根据约定移动鼠标到相应位置或按下、释放鼠标，实现操作动作。

所述六个功能键分别为鼠标左键、鼠标右键、鼠标上移、鼠标下移、鼠标左移、鼠标右移，约定对应键码值分别的PageUp、PageDown、UpArrow、DownArrow、LeftArrow 、RightArrow。

本发明的有益效果在于：本发明分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，不仅增强键盘功能，使其集成鼠标功能，进一步提高DCS系统自动化的能力，同时还极大降低了成本，并具有较强的经济效益。

附图说明

图1为本发明分散控制系统操作员键盘与上位机通讯示意图；

图2为本发明键盘主程序流程图；

图3为本发明键盘任务处理函数流程图；

图4为本发明按键状态转移图。

具体实施方式

分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，如图1所示，即在原键盘3上增加六个特殊功能键4（上移，下移，左移，右移，鼠标左键，鼠标右键），约定特殊键值对应鼠标的移动和点击功能，并通过和上位机1监控软件相结合来实现。这个方法经济有效，在原有的框架下通过简单的修改软件就完成了这个功能。具体包括三部分：键盘3和上位机1的USB通信接口2；键盘3的任务处理；上位机1对鼠标键值的处理及功能实现。

（1）对于键盘和上位机的USB通信接口，使用具有USB接口的MCU为ARM Cortex-M3内核的芯片，实现USB通信。

如图2所示键盘主程序流程图，键盘是HID类设备的一种，遵循着USB设备启动过程。即每次设备接入总线，先进入设备检测状态，总线对设备进行总线复位。其次是设备枚举过程，在这里USB设备将被枚举为标准的HID类键盘。主机通过默认端点0发送SETUP包，得到设备描述符，然后给设备分配新的地址，分配成功后，主机将通过新的设备地址向设备依次发送标准USB请求来获取设备的配置信息，即获得设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、HID描述符和报表描述符。通过设备的这些描述符，主机就知道了设备的详细信息，并根据设备的配置情况对设备的端点进行操作。这些操作包括初始化端点数目，分配各端点所需使用的Packet Buffer；初始化所使用的端点，配置端点的传输类型、传输方向、Packet Buffer地址和初始状态。在需要发送数据或接收数据的时候，使能端点；并在该端点的中断回调函数中，处理数据，如果需要则使能下一次传输。以上便是实现USB通信的步骤。

（2）键盘任务的实现，如图3所示键盘任务处理函数流程图和图4所示按键状态转移图。

ARM Cortex-M3内核的芯片引入状态转移法和定时器中断。键盘任务处理函数中将按键的所有状态分为4种，即按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理。采用Switch…case结构，并按键处理过程转化为这4种状态转移处理。主程序每10ms中断调用该函数一次，则可实现按键任务处理。即所有按键均经过按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理4个状态转移处理的实现原理。先对按键进行扫描，若无按键按下，则每隔10ms扫描一次。若有按键按下，记录下按键所处键盘的位置代码，转向消抖处理。所按下按键若通过消抖处理，则确认其位置代码，进入到按键处理阶段，将位置代码转换为按键HID码并经USB通信接口发送至上位机。否则释放其位置代码，转到按键扫描处重新扫描。发送完其HID码的按键再进行消抖处理看释放否。若按键未释放则继续等待，若已释放则转向按键扫描处重新扫描。

实现鼠标功能的六个按键分别为鼠标左键、鼠标右键、鼠标上移、鼠标下移、鼠标左移、鼠标右移，约定对应键码值分别的PageUp、PageDown、UpArrow、DownArrow、LeftArrow 、RightArrow。如果其中某一按键被按下，就会按照之前的按键实现原理，经过键盘任务处理函数的状态转移法处理后，确定的按键HID码经USB通信接口发送至上位机。

（3）上位机对鼠标键值的处理及功能实现。

上位机监控软件用VC开发，VC中键盘事件处理主要是通过对相应的消息的响应，这些事件有如：WM_KEYDOWN（表示键盘的键被按下时事件）、WM_KEYUP（表示键盘的键被放开时的事件）等，它们分别对应OnKeyDown、OnKeyUp等消息处理函数。使用MSDN库函数OnKeyDown、OnKeyUp。当我们在键盘上按下某个键时先调用OnKeyDown函数再调用OnKeyUp函数。

在OnKeyDown函数中，使用Switch…case结构，对相应键码值进行具体处理。使用GetCursorPos（该函数获得鼠标光标位置，以屏幕坐标表示），SetCursorPos（该函数把光标移到屏幕的指定位置），::PostMessage(Wnd3,WM_LBUTTONDOWN,0,x,y)（发送鼠标左键按下消息）;::PostMessage(Wnd3,WM_LBUTTONUP,0,x,y)（发送鼠标左键释放）等等函数实现获取鼠标位置，移动鼠标到相应位置（上移、下移、左移、右移），鼠标左（右）键按下及释放的功能。

Claims

1.一种分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1）在原分散控制系统操作员键盘上增加六个功能键，分别为上移，下移，左移，右移，鼠标左键，鼠标右键，约定功能键值对应鼠标的移动和点击功能，键盘USB接口中使用ARM Cortex-M3内核的芯片，实现通过USB接口与上位机通信；

2）ARM Cortex-M3内核的芯片内引入状态转移法和定时器中断，定时器每10ms中断调用键盘任务来处理按键信息，键盘任务将按键状态分为按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理4种，并将按键处理过程转化为这4种状态转移处理，即所有按键均经过按键扫描、消抖处理、按键确认、释放处理4个状态转移处理，先对按键进行扫描，若无按键按下，则每隔10ms扫描一次；若有按键按下，记录下按键所处键盘的位置代码，转向消抖处理；所按下按键若通过消抖处理，则确认其位置代码，进入到按键确认阶段，将位置代码转换为按键HID码并经USB通信接口发送至上位机；否则释放其位置代码，转到按键扫描处重新扫描；发送完其HID码的按键再进行消抖处理看释放否；若按键未释放则继续等待，若已释放则转向按键扫描处重新扫描；

2.根据权利要求1所述分散控制系统操作员键盘支持鼠标功能的实现方法，其特征在于，所述六个功能键分别为鼠标左键、鼠标右键、鼠标上移、鼠标下移、鼠标左移、鼠标右移，约定对应键码值分别的PageUp、PageDown、UpArrow、DownArrow、LeftArrow 、RightArrow。