CN103973889A - 将智能手持设备作为无线usbhid设备的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供将智能手持设备作为无线USBHID设备的装置，其特征在于：包括智能手持设备、USBHID接收器以及宿主设备；智能手持设备包括HID设备交互模拟模块、指令编码与控制模块以及用于与USBHID接收器上的蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块；USBHID接收器包括与智能手持设备蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块、指令解析与控制模块、USBHID描述模块以及与宿主设备USB接口通讯连接的USB标准接口模块。本发明的有益效果在于：由于设置了与宿主设备通过USB接口连接的USBHID接收器，无需在宿主设备上安装服务端应用程序，使用方便；具备即插即用、兼容性好、实施方便、功能强大（可以同时作为多种HID输入设备）等特点。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域，具体是指将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置及方法。
背景技术
一方面USB HID设备是信息领域全球用途最广泛，使用量最多的人机交互输入设备之一，我们常用的USB鼠标，USB键盘，USB游戏手柄等都属于USB HID设备，几乎所有的主流计算机操作系统都支持USB HID设备，基于这些主流操作系统开发的硬件设备，如PC、家用游戏机、及智能电视、智能机顶盒等智能家电大多也就支持USB HID设备。另一方面智能手机与平板电脑等智能手持终端设备已进入千家万户，人们已经非常习惯于用智能手持设备的输入部件（可以是触摸屏、轨迹球、光学触摸板、实体键盘、重力感应器、陀螺仪或加速度计等）进行人机交互。如果能将智能手持设备的输入部件转为为支持USB HID的宿主(Host)设备提供输入将一件非常有意义，非常实用的事。一方面用户可以在更多宿主设备上使用智能手持设备作为输入设备进行人机交互，另一方面现在许多智能家电，如智能电视、智能机顶盒都没有配备鼠标和键盘，而是用功能简单，操作步骤复杂的遥控器进入输入，如果能用智能手持设备作为键盘或鼠标输入，则极大的方便了用户使用。
现在已经有一些技术和产品已经支持用智能手机模拟电脑的鼠标，如专利号为201310397960的“一种利用智能手机触控技术实现鼠标功能的系统”专利及由Nectarine公司开发的“WiFi Mouse”，这些技术的共同特点是需要在宿主（Host）设备上安装服务端应用，该应用用来接收来收来自智能手机的数据并在宿主上模拟鼠标键盘操作。该方法有四个缺点。一是要下载安装并配置服务端应用；二是要为不同的操作系统编写并发布不同版本的服务端应用；三是并不是所有操作系统都支持用应用来模拟鼠标与键盘操作（如主流的Android和IOS）；四是模拟的信号不是物理信号，不能100%的实现真实设备的行为（如一些软件会检测并禁止模拟输入）。综合而言已有方法的使用起来不是很方便，而且使用场合存在很大局限性。如何利用宿主（Host）设备已广泛支持USB HID，直接将智能手持设备当HID输入设备是本专利要解决的问题。
发明内容
本发明的发明目的之一在于提供将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置，在不用在宿主（Host）设备上安装服务端应用程序的前提下，将智能手机作为通用的USB HID输入设备。
为实现上手发明本发明采用的技术方案为：
将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置，包括智能手持设备、USB HID接收器以及宿主设备；
智能手持设备包括用于接收输入部件输入信息的HID设备交互模拟模块、用于将HID设备交互模拟模块的输入信息编码成HID指令报文的指令编码与控制模块以及用于与USB HID接收器上的蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块；
USB HID接收器包括与智能手持设备蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块、用于解析HID指令报文并转换成HID操作输入信息的指令解析与控制模块、用于按照USB HID协议描述HID设备功能的USB HID描述模块以及与宿主设备USB接口通讯连接的USB标准接口模块。
进一步地，所述输入部件为触摸屏、轨迹球、光学触摸板、实体键盘及重力感应器中的一种或它们的组合。
本发明的另一发明目的在于提供将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法。为实现该发明目的本发明采用以下方案：将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，包括以下步骤：
（1）智能手持设备获取来自输入部件的用户操作；
（2）将用户操作信息转变为HID指令信息并包装成HID指令报文；
（3）将HID指令报文通过蓝牙通讯方式发送至USB HID接收器；
（4）USB HID接收器将HID指令报文解析为HID操作输入信息；
（5）USB HID接收器判断HID指令报文的HID设备类型并提供HID设备描述符；
（6）USB HID接收器将HID指令及HID设备描述符通过USB通讯方式发送至宿主设备；
（7）宿主设备根据HID指令及HID设备描述符做出响应。
进一步地，步骤（1）中还包括步骤（1-1）：提示用户选择要模拟的HID设备类型；步骤（1-2）：识别用户使用的输入部件类型；步骤2中还包括步骤（2-1）：将相应输入部件的用户操作转变为与要模拟的HID设备类型对应的用户操作信息。
作为优选，输入部件为触摸屏，触摸屏定义有鼠标左键区、鼠标右键区、鼠标滚轮区和鼠标滑动区，鼠标左键区和鼠标右键区内的像素点被触发视为相应按键操作，鼠标滚轮区内不同高度的像素点依次被触发视为相应方向上的滚轮操作，鼠标滑动区的不同位置像素点依次被触发视为鼠标指针移动操作。
进一步地，HID指令信息为一条4字节数据，第一字节中4位数据分别表示各相应区域是否被触发，第二字节数据表示鼠标指针X轴位移量，第三字节数据表示鼠标指针Y轴位移量，第四字节数据表示滚轮操作。
进一步地，HID指令报文为一条8字节数据，第一字节数据表示HID设备类型，第二字节数据表示除第一字节数据外的有效报文长度，第三至第六字节数据表示指令信息，第七和第八字节数据为CRC16校验码，校验范围为前六字节数据。
作为另一优选方案，输入部件为触摸屏，触摸屏定义有虚拟键盘，虚拟键盘上的像素点被触发视为相应按键按下操作。
进一步地，步骤（4）中还包括校验步骤（4-1）：USB HID接收器校验接收到的HID指令报文，若校验正确则向智能手持设备返回发送成功代码并开始解析HID指令报文；若校验错误则向智能手持设备返回发送失败代码，智能手持设备收到发送失败代码后重新发送HID指令报文。
进一步地，当步骤（4-1）中连续若干次校验失败后USB HID接收器停止接收HID指令报文并向智能手持设备发送连接失败信息，终止后续步骤；智能手持设备通过显示装置和/或声光警示装置向用户做出连接失败警示。
本发明的有益效果在于：由于设置了与宿主设备通过USB接口连接的USB HID接收器，无需在宿主设备上安装服务端应用程序，使用方便；宿主设备识别到的是直接物理连接的USB接收器，信号稳定，有效防止误操作，且无需特别授权；具备即插即用、兼容性好、实施方便、功能强大（可以同时作为多种HID输入设备）等特点。
附图说明
图1为本发明将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置的结构示意图；
图2为本发明模拟USB无线鼠标操作的工作流程图；
图3为本发明模拟USB无线鼠标的触摸屏定义区域示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：
参照图1和图2，本发明的将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置，包括智能手持设备1、USB HID接收器2以及宿主设备（图中未示）；
智能手持设备1包括用于接收输入部件输入信息的HID设备交互模拟模块1-1、用于将HID设备交互模拟模块的输入信息编码成HID指令报文的指令编码与控制模块1-2以及用于与USB HID接收器上的蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块1-3；
USB HID接收器2包括与智能手持设备蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块2-1、用于解析HID指令报文并转换成HID操作输入信息的指令解析与控制模块2-2、用于按照USB HID协议描述HID设备功能的USB HID描述模块2-3以及与宿主设备USB接口通讯连接的USB标准接口模块2-4。
为适应市场上的各种智能手持设备，输入部件可以是触摸屏、轨迹球、光学触摸板、实体键盘及重力感应器中的一种或它们的组合。
参照图2和图3，本发明的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，包括以下步骤：
（1）智能手持设备获取来自输入部件的用户操作；
（2）将用户操作信息转变为HID指令信息并包装成HID指令报文；
（3）将HID指令报文通过蓝牙通讯方式发送至USB HID接收器；
（4）USB HID接收器将HID指令报文解析为HID操作输入信息；
（5）USB HID接收器判断HID指令报文的HID设备类型并提供HID设备描述符；
（6）USB HID接收器将HID指令及HID设备描述符通过USB通讯方式发送至宿主设备；
（7）宿主设备根据HID指令及HID设备描述符做出响应。
进一步地，步骤（1）中还包括步骤（1-1）：提示用户选择要模拟的HID设备类型；步骤（1-2）：识别用户使用的输入部件类型；步骤2中还包括步骤（2-1）：将相应输入部件的用户操作转变为与要模拟的HID设备类型对应的用户操作信息。
输入部件为触摸屏，触摸屏定义有鼠标左键区3、鼠标右键区4、鼠标滚轮区5和鼠标滑动区6，鼠标左键区和鼠标右键区内的像素点被触发视为相应按键操作，鼠标滚轮区内不同高度的像素点依次被触发视为相应方向上的滚轮操作，鼠标滑动区的不同位置像素点依次被触发视为鼠标指针移动操作。
HID指令信息为一条4字节数据，第一字节中4位数据分别表示各相应区域是否被触发，第二字节数据表示鼠标指针X轴位移量，第三字节数据表示鼠标指针Y轴位移量，第四字节数据表示滚轮操作，详见表一。
表1
HID指令报文为一条8字节数据，第一字节数据表示HID设备类型，第二字节数据表示除第一字节数据外的有效报文长度，第三至第六字节数据表示指令信息，第七和第八字节数据为CRC16校验码，校验范围为前六字节数据，详见表二。
表二
输入操作当然也可以来自触摸屏定义的虚拟键盘，虚拟键盘上的像素点被触发视为相应按键按下操作。同样可以是轨迹球、光学触摸板、实体键盘及重力感应器中的一种或它们的组合。只是输入操作定义规则有所不同。
为进一步防止误操作，步骤（4）中还包括校验步骤（4-1）：USB HID接收器校验接收到的HID指令报文，若校验正确则向智能手持设备返回发送成功代码并开始解析HID指令报文；若校验错误则向智能手持设备返回发送失败代码，智能手持设备收到发送失败代码后重新发送HID指令报文。
为防止因连接错误导致校验死循环，当步骤（4-1）中连续若干次校验失败后USB HID接收器停止接收HID指令报文并向智能手持设备发送连接失败信息，终止后续步骤；智能手持设备通过显示装置和/或声光警示装置向用户做出连接失败警示。
以下通过将Android智能手机作为HID鼠标为例，说明本发明的工作过程：S1：在智能手机上安装鼠标输入模拟应用，该应用功能有：显示模拟鼠标输入的界面（如图3）；接收用户在模拟界面上的动作输入（滑动，单击，双击）；将用户的动作输入转成HID鼠标指令并包装成指令报文；调用手机上的蓝牙模块将指令报文发送给USB HID接收器。
S2：鼠标输入模拟应用安装完成后，在手机桌面上显示应用图标，用户点击应用图标启用鼠标输入模拟应用。
S3：第一次使用需与USB HID上的蓝牙模块进行手工配对，配对的过程为：搜索附近所有的设备；过滤掉设备名称前缀不等于“HID MOUSE”的设备；用户点击要配对的前缀为“HID MOUSE”设备的名称；输入配对密码，如1234；完成蓝牙配对。
S4：手机上全屏显示图3的鼠标模拟输入界面。
S5：通过系统操作提供的API监视用户在图3界面的输入，Android上为监听Activity的ontouchEvent事件。
S6：将用户输入转成HID鼠标指令报文通过蓝牙发出，Android上为通过分析ontouchEvent事件的MotionEvent参数，识别用户的动作是滑动还是单击还是双击，是滑动的话滑动的区域及x轴,y轴上移动的像素距离。识别出用户的动作后，按HID鼠标的指令格式（见表1）将用户输入转成4个字节HID鼠标指令格式，并作为报文主体，包装成完整报文（报文格式见表2）后通过手机上蓝牙模块的虚拟串口发送给USB HID接收器。
S7：接收器通过蓝牙接收到HID鼠标指令报文，USB HID接收器通过蓝牙上的虚拟串口接收到指令报文。
S8：解析鼠标HID鼠标指令报文，主控芯片（STM32）按表2的格式用CRC16算法校验报文，校验正确返回成功代码1给手机并解析出4个字节的HID鼠标指令，校验错误返回失败代码0给手机，手机收到失败代码0则重发报文，连续3次都失败则放弃。
S9：主控芯片（STM32）使用USB HID协议将鼠标操作指令通过USB接口发送给宿主(Host)设备，主控芯片已经烧录好USB HID鼠标的报告描述符及其它必须的USB设备描述符，当USB HID接收器接入宿主(Host)设备后，宿主设备会识别出插入的USB设备为HID鼠标，并等待鼠标指令，这时主控芯片只要将S8里解析好的4字节的HID鼠标指令通过UserToPMABufferCopy与SetEPTxValid函数写入USB接口，宿主(Host)设备就会执行相应的鼠标操作。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置，其特征在于：包括智能手持设备、USB HID接收器以及宿主设备；
智能手持设备包括用于接收输入部件输入信息的HID设备交互模拟模块、用于将HID设备交互模拟模块的输入信息编码成HID指令报文的指令编码与控制模块以及用于与USB HID接收器上的蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块；
USB HID接收器包括与智能手持设备蓝牙模块配对连接通讯的蓝牙模块、用于解析HID指令报文并转换成HID操作输入信息的指令解析与控制模块、用于按照USB HID协议描述HID设备功能的USB HID描述模块以及与宿主设备USB接口通讯连接的USB标准接口模块。
2.根据权利要求1所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的装置，其特征在于：所述输入部件为触摸屏、轨迹球、光学触摸板、实体键盘及重力感应器中的一种或它们的组合。
3.将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）智能手持设备获取来自输入部件的用户操作；
（2）将用户操作信息转变为HID指令信息并包装成HID指令报文；
（3）将HID指令报文通过蓝牙通讯方式发送至USB HID接收器；
（4）USB HID接收器将HID指令报文解析为HID操作输入信息；
（5）USB HID接收器判断HID指令报文的HID设备类型并提供HID设备描述符；
（6）USB HID接收器将HID指令及HID设备描述符通过USB通讯方式发送至宿主设备；
（7）宿主设备根据HID指令及HID设备描述符做出响应。
4.根据权利要求3所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于步骤（1）中还包括步骤（1-1）：提示用户选择要模拟的HID设备类型；步骤（1-2）：识别用户使用的输入部件类型；步骤2中还包括步骤（2-1）：将相应输入部件的用户操作转变为与要模拟的HID设备类型对应的用户操作信息。
5.根据权利要求3所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于：输入部件为触摸屏，触摸屏定义有鼠标左键区、鼠标右键区、鼠标滚轮区和鼠标滑动区，鼠标左键区和鼠标右键区内的像素点被触发视为相应按键操作，鼠标滚轮区内不同高度的像素点依次被触发视为相应方向上的滚轮操作，鼠标滑动区的不同位置像素点依次被触发视为鼠标指针移动操作。
6.根据权利要求5所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于：HID指令信息为一条4字节数据，第一字节中4位数据分别表示各相应区域是否被触发，第二字节数据表示鼠标指针X轴位移量，第三字节数据表示鼠标指针Y轴位移量，第四字节数据表示滚轮操作。
7.根据权利要求5所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于：HID指令报文为一条8字节数据，第一字节数据表示HID设备类型，第二字节数据表示除第一字节数据外的有效报文长度，第三至第六字节数据表示指令信息，第七和第八字节数据为CRC16校验码，校验范围为前六字节数据。
8.根据权利要求3所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于：输入部件为触摸屏，触摸屏定义有虚拟键盘，虚拟键盘上的像素点被触发视为相应按键按下操作。
9.根据权利要求3所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于步骤（4）中还包括校验步骤（4-1）：USB HID接收器校验接收到的HID指令报文，若校验正确则向智能手持设备返回发送成功代码并开始解析HID指令报文；若校验错误则向智能手持设备返回发送失败代码，智能手持设备收到发送失败代码后重新发送HID指令报文。
10.根据权利要求9所述的将智能手持设备作为无线USB HID设备的方法，其特征在于：当步骤（4-1）中连续若干次校验失败后USB HID接收器停止接收HID指令报文并向智能手持设备发送连接失败信息，终止后续步骤；智能手持设备通过显示装置和/或声光警示装置向用户做出连接失败警示。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140806 |