2.2 軟件系統設計

　　本系統所設計和實現的體感游戲手柄具有輸入和輸出的功能，即它具有輸入和輸出HID 數據包。它不像鍵盤和鼠標是標準的HID 設備，需要根據HID 規范自定義它的數據包格式。根據數據包的格式，寫出其報告描述符，以保證在枚舉過程中正確識別出體感游戲手柄設備。Dongle 端分析整理從遙控器端獲取到的數據，根據設備的報告描述符，識別出體感游戲手柄數據，并把這些數據整理成符合其輸入數據包格式的數據，然后Dongle 端再以USB 協議的通信方式，將整理好的數據傳輸給電視機。同時Dongle 端接收電視機反饋回來的數據信息， 并整理成符合其輸出數據包格式的數據，然后將信息反饋給遙控器端，遙控器端再作出相應的響應。

　　與所有HID 設備一樣，具有體感游戲手柄功能的智能遙控器Dongle 端的應用程序設計也主要包括以下4 個方面的工作：1）查找所有HID 設備；2）確定哪一個是用戶需要的HID 設備，并連接該設備；3）獲得HID 設備的信息；4）根據用戶需要，讀取HID 輸入報告或者寫入HID 輸出報告。

　　智能遙控器中可能定義了多個HID 設備，需要使用兩個接口，接口0 用于實現其他HID 設備的功能，接口1 用于實現體感游戲手柄的功能。因此需要兩個非零端點，因為同一配置下的不同接口，必須使用不同的端點。而數據是通過非零端點進行傳輸的，體感游戲手柄的接口選用端點2 返回或發送報告數據。Dongle 端通過端點2 輸入向電視機返回體感游戲手柄的數據，電視機通過端點2 輸出中斷將反饋給遙控器的信息發出。

　　Dongle 插入后，怎樣讓電視機識別出USB 體感游戲手柄呢？設備枚舉的功能就是實現電視機識別設備的過程，只有枚舉成功了，電視機才能識別出設備，建立電視機與設備之間的通信。設備的枚舉過程都是通過端點0 實現的。電視機通過端點0 輸出中斷發出各種請求，數據存放在端點0 的輸出緩沖區中。Dongle 端讀取并分析端點0 輸出緩沖區的數據，然后通過端點0 輸入中斷做出相應的響應，數據存放到端點0輸入緩沖區中， 在電視機下一次發送IN 令牌包后，MCU 會自動將端點0 輸入緩沖區數據返回給電視機。當Dongle 端有多個報告描述符時，程序怎么知道電視機請求的是哪個呢？ 電視機要獲取報告描述符時，請求是發送到接口的。當電視機發出發送到接口1 的報告描述符請求時，Dongle 端會返回體感游戲手柄的報告描述符數據給電視機， 從而成功完成枚舉過程。電視機識別出體感游戲手柄，建立它們之間的通信。

　　在本系統中，通過在芯片的集成開發環境中添加USB 模塊，根據實現設備的功能特點，做出相應設置并編譯，實現設備枚舉過程的功能及所需的代碼， 然后再根據設備的實際需求做相應的修改， 在Dongle 端程序的主函數中初始化USB 模塊，就可以實現電視機識別Dongle，進而識別出體感游戲手柄設備。Dongle 端程序主流程圖如圖4 所示。進入主函數，MCU 首先完成一系列初始化，包括中斷配置和USB模塊初始化（開始枚舉過程）。然后程序就處于一個無限循環中，實現電視機和設備之間的實時通信。

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圖4 Dongle 端程序主流程

　　電視機和設備之間不是隨時都能夠進行通信的，只有設置了非零配置之后才能進行數據傳輸。在無限循環中，首先判斷電視機和Dongle 端的通信是否準備好，即設備的枚舉過程是否成功完成。這需要獲取配置值，進行判斷，若配置值非零，說明電視機和Dongle 端的通信已建立。Dongle 端不斷的獲取從遙控器端發來的數據，根據設備的設備描述符、配置描述符集合（包括斷點描述符、接口描述符等），分析整理后存放到相應HID 設備的HID 包中， 然后通過USB 總線傳遞給電視機。

　　若按下體感開關鍵，遙控器選擇的是體感游戲手柄功能；否則，遙控器選擇的是其他設備的功能。按下體感開關鍵，電視機先通過端點2 輸出中斷發出反饋信息， 使遙控器端的體感開關指示燈亮，體感游戲手柄功能打開，然后遙控器可以發送體感游戲手柄數據給電視機。Dongle 端發送體感游戲手柄數據到端點2 之前，需要檢查端點2 是否處于空閑狀態，即里面是否還有數據未發送出去， 可以通過端點2 輸入中斷和總線復位中斷使端點2處于空閑狀態。如果端點2 輸入處于空閑狀態，就可以通過端點2 輸入返回體感游戲手柄數據給電視機了。電視機會根據游戲的進度發出反饋信息， 調用遙控器的傳感器模塊、震動模塊和Audio 模塊，實現遙控器和電視機之間的互動。

　　3 結束語

　　本系統是基于HID 規范的六軸體感游戲手柄應用于智能遙控器中的設計與實現，首先分析了這種體感游戲手柄的工作原理，然后從硬件系統和軟件系統兩方面提出了體感游戲手柄設計與實現的方案。在智能遙控器中可能有多個HID設備功能的情況下，通過共用一個USB 接口再實現體感游戲手柄的功能。經過反復調試驗證表明，具有這種六軸體感游戲手柄功能的智能遙控器工作性能良好，完全可以取代普通的體感游戲手柄體驗體感游戲。另外，可以基于此硬件系統和軟件系統，遙控器端對傳感器的數據進行相應處理后傳輸給Dongle 端，Dongle 端可以模擬實現其他功能， 譬如進一步實現空中鼠標的功能。

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