68HC908JB8單片機在PC無線鍵盤的應用

Motorola最新推出帶快閃(Flash)存儲器的微處理器(MCU)MC68HC (9)08JB8，主要為解決生產(chǎn)商同時需要USB和PS/2界面的產(chǎn)品而設計，如USB、PS/2轉(zhuǎn)換器。它亦適用于鼠標，射頻(RF)接收器，機頂盒和電子游戲遙桿等產(chǎn)品。本文介紹利用MC68HC08JB8單片機在無線鍵盤上的應用。


MC68HC08JB8 特性
MC68HC908JB8是采用HCMOS工藝技術生產(chǎn)的高性能單片機芯片，片內(nèi)256B RAM和8KB的Flash結(jié)構(gòu)，16位雙通道TIM模塊(每一通道具有輸入捕捉、輸出比較和PWM工作模式)，以及兼容USB1.1協(xié)議低速通信功能。MC68HC908JB8單片機有四種封裝，電源電壓為5.0V，時鐘頻率為3MHz。
MC68HC908JB8是一種高性能M68HC08結(jié)構(gòu)，它和M6805、M146805及M68HC05族代碼兼容，3MHz內(nèi)部總線頻率，256B的RAM和8192B的Flash，且在片可編程。最多達37個一般3.3V的I/O口。
16位雙通道TIM(每通道有輸入捕捉，輸出比較和PWM的可選模式)，兼容USB1.1協(xié)議的低速器件，其中數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5Mbps，內(nèi)置3.3V的電壓調(diào)節(jié)器。Endpoint0 有8B的發(fā)射緩沖器和8B的接收緩沖器；Endpoint1有8B的發(fā)射緩沖器；Endpoint2有8B的發(fā)射緩沖器及8B接收緩沖器。
系統(tǒng)保護特征包括可選COP復位、可選LVI復位、非法代碼復位及非法地址復位。
低功耗設計有完全靜態(tài)STOP模式和WAIT模式，內(nèi)部連接上拉電阻的主復位腳，以及上電復位和外部異步中斷(IRQ)。
芯片自帶的8192B Flash的好處是用戶不再依賴價格較昂貴的一次編程(OTP)芯片和欠缺靈活性的ROM。Motorola的Flash能寫入擦除一萬次及只需2ms便能完成編寫64B的區(qū)塊。

無線鍵盤的設計與實現(xiàn)
硬件部分
無線鍵盤在1~3米范圍的任何地方、任意角度內(nèi)可自如移動。無線鍵盤的硬件整體方案構(gòu)成電路主要包括：鍵盤掃描電路，無線發(fā)射/接收電路，信號處理、傳輸和接口電路。共采用兩個MC68HC908JB8芯片，一個用于檢測鍵盤掃描及編碼發(fā)送，一個用作接收端解碼及通過USB口將信號傳輸給計算機，原理功能框圖如圖。
無線接收電路采用單片集成調(diào)頻芯片MC3361，此芯片是一片從天線輸入至前置放大器的完整的單片調(diào)頻接收電路，內(nèi)含用于變頻的本機振蕩器和混頻器，還有用于移頻鍵控(FSK)檢測的限幅比較器電路。接收頻率為27MHz，由MC3361的14腳輸出數(shù)據(jù)信號給JB8進行數(shù)據(jù)處理和傳送。信號處理、傳輸電路選用28引腳封裝的JB8芯片，它的11腳作為接收信號輸入端，按約定的方式解碼處理，通過芯片自帶的USB接口建立與計算機之間的通信。           

軟件部分
軟件設計的難點在于鍵盤各有效鍵按下的判斷以及數(shù)據(jù)傳送的可靠性。在制定編碼發(fā)送的規(guī)則時必須要充分考慮數(shù)據(jù)傳送的正確度。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)是連續(xù)發(fā)送的，接收時會有其它的干擾同時存在，因此發(fā)送數(shù)據(jù)時加有檢驗位，以確保數(shù)據(jù)的正確性。其發(fā)送格式如下：
ID碼壓縮16位 數(shù)據(jù)打包16位碼 校檢碼4位
軟件操作主要過程：1)、檢測判斷操作；2)、編碼發(fā)送；3)、接收解碼。在該產(chǎn)品設計中，主要使用的主要軟件技術有：
1) 抗干擾技術。當檢測到有按鍵去抖動的方法是：單檢測到有按鍵按下時，并不馬上認為有按鍵按下，而是隔一段時間再去檢測，只有兩次相同才認為有有效按鍵按下，避免意外操作。
2) 編碼發(fā)送。數(shù)據(jù)編碼發(fā)送帶16位設備ID碼，保證多個相同設備在同一地方使用互不干擾。數(shù)據(jù)編碼發(fā)送時還帶4位效驗碼，避免數(shù)據(jù)在傳送過程中出現(xiàn)錯誤而造成誤操作。
3) 低功耗設計。鍵盤采用定時休眠功能, 如果超過4s無操作，便自動進入休眠狀態(tài)，以此來達到節(jié)能目的。