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Solution: Multi-mode Mouse

重要

此例程仅存在于特殊版本的SDK中，如有需要请联系Panchip。

1.1 概述

本文主要介绍PAN1080 鼠标解决方案的设计，方案主体包含发送端与接收端两部分，其中接收端仅为rf模式服务，发送端可以根据实际使用选择BLE模式/2.4G私有模式/USB模式进行交互，其中：

  • BLE模式下仅蓝牙工作，交互对象可以是PC或其他支持蓝牙的设备。

  • 2.4G私有模式仅private rf工作，接收端为usb dongle，接收端需设置为相同工作频点，rf接收数据并上报给usb发送。

  • USB模式仅SOC自带usb模块工作。

1.2 系统框图

image

1.2.1 软件工作流程：

image

  • 其中组包模块包含一个1ms的定时器，用于定时采集sensor/qdec/kscan的实时数据并完成鼠标数据包组包操作，最后将数据发送给收发模块的发送端。

  • 其中收发模块中BLE模式的发送端收到软件给出的数据，判别BLE连接状态，在连接时将数据发送给接收端，否则进行其他异常处理，BLE模式下接收端为pc或者支持蓝牙的设备。

  • 其中收发模块中2.4G私有模式的发送端收到软件给出的数据并发送给dongle端，dongle端收到数据并回复ack数据包给发送端，dongle端跳频，发送端收到数据后跳频。若未回复，发送端进行重传，其中2.4G私有模式下接收端仅为usb dongle。

  • 其中收发模块中USB模式的发送端收到软件给出的数据并在下一个usb sof开始发送，其中USB模式下接收端为pc或者其他host设备。

1.3 硬件环境

  1. PAN1080 EVB板子两个，其中一个作为发送端，一个接收端（dongle）

    • P30_UART0_TX、P31_UART0_RX （uart0 log打印）

    • P46_SWD_CLK、P47_SWD_DAT （swd下载口）

  2. USB：P02_USB_DM、P03_USB_DP，其中usb线对应关系如下

    • 红线：电源正极（接线上的标识为：+5V或VCC）

    • 白线：DM数据线（标识为：Data-或USB Port -）

    • 绿线：DP数据线（标识为：Data+或USB Port +）

    • 黑线：接地（标识为：GROUND或GND）

  3. Secure CRT（串口打印窗口）

  4. 带BLE功能电脑

  5. usb抓包工具，bushound 或者usbmonitor

  6. 上报率测试工具，MouseTest.exe（仅部分电脑可以达到上报率1KHz）

  7. 逻辑分析仪

1.4 软件环境

  1. 测试源文件目录

    • 鼠标发送端：..\BLE-Group\PAN1080\pan1080-dk-internal\01_SDK\zephyr\samples_panchip\solutions\model_mouse

    • 接收端：..\BLE-Group\PAN1080\pan1080-dk-internal\01_SDK\zephyr\samples_panchip\solutions\usb_dongle

1.5 软件功能点

功能点描述

工作模式

备注

BLE-USB模式鼠标常规功能

ble-usb mode

此模式下BLE模块和USB模块均打开，2.4G模块不工作，可切换模式，需要鼠标外围如sensor等支持

2.4G-USB模式鼠标常规功能

rf-usb mode

此模式下2.4G模块和USB模块均打开，BLE模块不工作，可切换模式，需要鼠标外围如sensor等支持

2.4G-ONLY上报率

rf-only in band mode

此模式下仅2.4G模块打开，BLE模块和USB模块不工作，鼠标上报固定画圈数据

USB-ONLY上报率

usb-only mode

此模式下仅USB模块打开，BLE模块和2.4G模块不工作，鼠标上报固定画圈数据

BLE-ONLY上报率

ble-only mode

此模式下仅BLE模块打开，USB模块和2.4G模块不工作，鼠标上报固定画圈数据

2.4G 私有模式重传功能

rf-enhance in band mode

需要鼠标外围如sensor等支持，测试模式已支持

2.4G 私有模式跳频功能

rf-freq-hop in band mode

需要鼠标外围如sensor等支持，测试模式已支持

电池电量检测

ble-usb mode或者rf-usb mode

需要外围电路支持

模式切换

ble-usb mode或者rf-usb mode

需要鼠标外围如sensor等支持

RGB呼吸灯（扩展）

暂不支持

暂不支持

1.6 性能指标

  1. 支持有线最大1KHz上报率，2.4G 1KHz，蓝牙130Hz。

  2. 通信距离（待定）

1.7 测试用例

1.7.1 编译命令

mouse端编译下载命令：

  1. mouse ble-usb mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_ble_usb.bat

    说明: 此case下ble lib使能，case在拔出usb后通过ble发送数据并在PC上显示鼠标操作，插入usb时关闭ble扫描并通过usb发送数据。此case需要鼠标sensor等器件支持。

  2. mouse rf-usb mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_prf_usb.bat

    说明: 此case下rf lib使能，case在拔出usb时通过rf发送数据并在PC上显示鼠标操作，插入usb时关闭rf发送流程并通过usb发送数据。此case需要鼠标sensor等器件支持。

  3. mouse rf-only in band mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_prf_only.bat

    说明: 此case下rf lib使能，仅rf工作发送数据，rf工作在带内，发送固定画圈数据。此case作为测试case固定画圈。

  4. mouse usb-only mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_usb_only.bat

    说明: 此case下无lib使能，发送固定画圈数据。此case作为测试case固定画圈。

  5. mouse ble-only mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_ble_only.bat

    说明: 此case下ble lib使能，发送固定画圈数据。此case作为测试case固定画圈。

  6. mouse rf-enhance in band mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_prf_enhance.bat

    说明: 此case下，rf使用enhance模式并在1ms内出现无应答时重传。此case作为测试case固定画圈。

  7. mouse rf-freq-hop in band mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\model_mouse_prf_freq_hop.bat

    说明: 此case下，rf使用enhance模式并在1ms内出现无应答时重传，1ms跳频一次。此case作为测试case固定画圈。

dongle端编译命令：

  1. mouse rf-only normal mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\usb_dongle.bat

    说明: 此case下仅rf工作接收数据，rf工作在带内，rf接收数据发送给usb。

  2. mouse rf-only in band mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\usb_dongle_prf_retransmission.bat

    说明: 此case下仅测试模式专用，rf工作接收数据，rf工作在带内，rf判断接收数据得第一byte是否于前一包数据的id一致，一致则不发送给usb。

  3. mouse rf-enhance in band mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\usb_dongle_prf_enhance.bat

    说明: 此case下rf收到数据后上报给usb端并给tx端发送ack包，不切换频率。

  4. mouse rf-freq-hop in band mode:

    脚本位置：
.\sdk_quick_build_samples\solutions\usb_dongle_prf_freq_hop.bat

    说明: 此case下rf收到数据后上报给usb端并给tx端发送ack包，同时切换频率。

1.7.2 测试case

1.7.3 ble-usb模式鼠标基础功能及上报率

测试流程

  1. 执行鼠标端mouse ble-usb mode编译命令，下载程序。

  2. 鼠标端断开usb，进入ble模式，开始广播，同时观察是否触发usb plug out中断。

  3. 打开电脑“开始->设置->设备->蓝牙和其他设备->添加蓝牙和其他设备”，找寻设备名称为pan ble mouse的蓝牙设备，点击连接。或者打开nrfConnect app搜寻pan ble mouse设备，连接此设备，至配对成功。

  4. 打开MouseTest.exe工具，移动鼠标，测试ble模式下上报率

  5. 鼠标端插入usb，进入usb模式，可以观察是否触发usb plug in中断，同时搜寻ble广播设备是否已经没有名称为pan ble mouse的蓝牙设备。

  6. 打开MouseTest.exe工具，移动鼠标，测试usb模式下上报率。

  7. 多次循环执行usb插拔以测试能否正确识别是何种模式生效。

测试结果

  1. 断开usb，ble模式使用Mouse Test工具观测上报率，最大上报率约为130Hz

  2. 插入usb，上报率为1KHz

  3. image

  4. 循环插拔usb，可切换模式

1.7.4 rf-usb模式鼠标基础功能及上报率

测试流程

  1. 执行鼠标端mouse rf-only in band mode编译命令，下载程序。

  2. 执行dongle端mouse rf-only normal mode编译命令，下载程序。

  3. 鼠标端断开usb，进入2.4G私有模式，同时观察是否触发usb plug out中断。

  4. 打开MouseTest.exe工具，移动鼠标，测试2.4G私有模式下上报率。

  5. 鼠标端插入usb，进入usb模式，可以观察是否触发usb plug in中断。

  6. 打开MouseTest.exe工具，移动鼠标，测试usb模式下上报率。

  7. 多次循环执行usb插拔以测试能否正确识别是何种模式生效。

测试结果

  1. 断开usb，rf模式使用特定电脑上（实验室台式机）的Mouse Test工具观测上报率，最大上报率约为998Hz

  2. image

  3. 插入usb，上报率为1KHz

  4. 循环插拔usb，可切换模式

1.7.5 rf-only带内测试模式上报率

测试流程

  1. 执行鼠标端mouse rf-only in band mode编译命令，下载程序。

  2. 执行dongle端mouse rf-only in band mode编译命令，下载程序。

  3. 发送端按住复位不释放，dongle端USB插入等待设备在pc设备管理器上显示。

  4. dongle 端复位，释放发送端reset，这里主要是需要等待dongle端的usb完成初始化，避免被rf中断打断。

  5. 打开bushound或者Mouse Test工具，测试上报率情况。

  6. 测试tx发送两次数据需要的时间（扩展，需要修改代码，用逻辑分析仪抓取时间间隔）。

扩展测试代码添加

  1. 在..\modules\hal\panchip\panplat\pan1080\prf\src\comm_prf.c中，panchip_prf_init函数中打开注释代码

    #if 1
// o_pp_phy_drv_ll_rx_phy_en
PRI_RF_WRITE_REG_VALUE(PRI_RF, TEST_MUX02, TST_MUX_SELECT_09, 0x32);
SYS->P2_MFP |= SYS_MFP_P21_LL_DBG09;

// o_pp_phy_drv_ll_tx_phy_en
PRI_RF_WRITE_REG_VALUE(PRI_RF, TEST_MUX02, TST_MUX_SELECT_10, 0x31);
SYS->P0_MFP |= SYS_MFP_P04_LL_DBG10;

// pp_acc_addr_match
PRI_RF_WRITE_REG_VALUE(PRI_RF, TEST_MUX02, TST_MUX_SELECT_08, 0x33);
SYS->P2_MFP |= SYS_MFP_P20_LL_DBG08;

// i_phy_drv_ll_rx_clk
PRI_RF_WRITE_REG_VALUE(PRI_RF, TEST_MUX03, TST_MUX_SELECT_12, 0x35);
SYS->P2_MFP |= SYS_MFP_P26_LL_DBG12;

// i_phy_drv_ll_rx_data
PRI_RF_WRITE_REG_VALUE(PRI_RF, TEST_MUX03, TST_MUX_SELECT_13, 0x34);
SYS->P1_MFP |= SYS_MFP_P16_LL_DBG13;
#endif

  2. 编译后逻辑分析仪抓取时间间隔

测试结果

  1. rf模式使用特定电脑上（实验室台式机）的Mouse Test工具观测上报率，最大上报率约为1KHz

  2. 两次发送的时间总耗时约为400us

  3. image

$$ 单次发送时间 = pre_tx + tx + post_tx $$

$$ 两次发送时间 = 单次发送时间 * 2 + software_delay（上图中两次高电平中的低电平时间，软件设置为160us，可缩短） $$

1.7.6 usb-only模式鼠标上报率

测试流程

  1. 执行鼠标端mouse usb-only mode编译命令，下载程序。

  2. 鼠标端断开usb，观察是否触发usb plug out中断。

  3. 鼠标端插入usb，观察是否触发usb plug in中断。

  4. 将GPIO P23杜邦线接地，先不让usb上报数据。

  5. GPIO P23杜邦线接高电平，打开MouseTest.exe工具，测试usb模式下上报率。

  6. 多次循环执行usb插拔以测试能否正确识别USB。

  7. 将GPIO P23杜邦线接地，等待电脑灭屏。

  8. 在串口显示USB isr in: Suspend evt信息后，拉高P23，观察电脑是否亮屏并自动画圈。

  9. 多次执行步骤7，8，观察是否每次都能亮屏画圈。

测试结果

  1. 断开usb，鼠标不动作，触发plug out中断。

  2. 插入usb，触发plug in中断，最大上报率为1KHz。

  3. 循环插拔usb，可正确识别usb设备。

1.7.7 ble-only模式鼠标上报率

测试流程

  1. 执行鼠标端mouse ble-only mode编译命令，下载程序。

  2. 打开电脑“开始->设置->设备->蓝牙和其他设备->添加蓝牙和其他设备”，找寻设备名称为pan ble mouse的蓝牙设备，点击连接。或者打开nrfConnect app搜寻pan ble mouse设备，连接此设备，至配对成功。

  3. 打开MouseTest.exe工具，测试ble模式下上报率。

测试结果

  1. 断开usb，鼠标不动作，触发plug out中断。

  2. 插入usb，触发plug in中断，最大上报率为135Hz

  3. image

  4. 循环插拔usb，可正确识别usb设备。

1.7.8 rf-enhance模式带重传跳频的上报率

测试流程

  1. 执行鼠标端mouse rf-freq-hop in band mode编译命令，下载程序。

  2. 执行dongle端mouse rf-freq-hop in band mode编译命令，下载程序。

  3. 发送端按住复位不释放，dongle 端复位，再释放发送端reset，这里主要是需要等待dongle端的usb完成初始化，避免被rf中断打断。

  4. 打开bushound或者Mouse Test工具测试上报率情况。

  5. 测试是否能在1ms内重传完成。

  6. 测试跳频机制是否正常。测试case中tx端每间隔1ms改变一次频点，如果在1ms内发送一次数据后未正常收到ack，那么此时频点不改变，同时再次发送与第一次发送的数据相同的包，收到ack后跳频。rx端在接收数据并发送完成数据后改变频率。

测试结果

  1. 此模式为带重传跳频机制的上报，在mouse test工具上最大上报率约为1KHz

  2. 跳频重传功能正常

  3. image

上图中00为发送端的tx，01为发送端rx，02为接收端tx，03为接收端rx，从图中可见发送端的第三个波形在第一次发送时没有ack发出，rx在异常后，tx发送端在很短时间内紧接着又发送了一次数据（数据相同，因为未对发送数据作重新载入）并成功接收了数据，第二包数据发送时tx和rx的频点均未发生改变，及至下一次发送时频点才发生改变。