v-usb for arduino USBKeyboard

USBKeyboard 是 V-USB for arduino 這個計畫所提供的一個範例，它實作了一個很簡單的 USB 鍵盤裝置。

這個範例名字其實取得不好，因為它並沒有真正做出一個 USB 鍵盤，事實上這個範例只用到一個按鈕，程式會在按鈕被按下時，送出 "hello world" 跟一個 Enter 的鍵盤訊息給電腦，所以也許應該把它稱作 USB Helloworld Button 比較恰當。先不管這個問題，我們還是繼續沿用 USBKeyboard 這個名字。

接下來，我們就來自製這個 USBKeyboard 吧。

硬體電路

首先，你必須為 Arduino 做個 USB Shield，底下是一個參考電路，由於 USB D+ 和 D- 用 3.3V 的電壓，因此在 D+ 和 D- 上使用稽納二極體 (Zener diodes)。你必須確保 D- 準位在 2.5V 與 3.6V 之間。

做好 USB Shield 後，接著接一顆按鈕到 Arduino 的 pin 12 上。線路接法為: 把按鍵的一支接腳接到 pin 12，而另一支接腳接到 GND，這樣就行了，如下圖:

註:

本例會用到 Arduino 內部的提升電阻，所以按鈕是低態動作 (Active-LOW)，在未按下時電壓是 HIGH，而按下時電壓是 LOW。這部份請參考「Arduino 的提升電阻」一文。

軟體下載與安裝

USBKeyboard 程式可以在底下的網址取得:

http://goo.gl/k5lq9

這是我修改過的版本，原始版本包在 V-USB for arduino 這個套件裏。我所做的只是整理工作，好讓程式碼看起來清楚易讀一些而已，沒做多少改變。

下載後，把 UsbKeyboard 複製到 Arduino Sketch Folder 的 libraries 或 arduino-00xx\libraries 資料夾下，這樣安裝程序就完成了。

韌體調整

接著韌體要做兩個調整:

1. 修改 usbconfig.h:  定義所用的 D+ 和 D- data lines 腳位。必須根據你的硬體調整 USB_CFG_IOPORTNAME, USB_CFG_DMINUS_BIT 和 USB_CFG_DPLUS_BIT。其它不需要修改。 
2. 這點很重要！由於 Arduino 的 timer0 ISR 執行時間太久，會影響 V-USB 的運作，所以你必須修改 Arduino-00xx\hardware\arduino\cores\arduino\wiring.c 的 Timer0 ISR，把 "sei();" 加到 ISR 的第一行，像這樣:

編譯與執行

打開 Arduino IDE，載入 UsbKeyboardDemo1 範例，把程式上傳到板子上。

參考下圖，在你把 USB Shield 放到 Arduino 板子上，將 USB cable 插到電腦後，「裝置管理員」視窗裏就會多出一個「USB 人性化介面裝置」:

 

接著打開任何一個編輯器例如「記事本」，然後按下 Arduino 的按鈕，如果這時畫面上有出現 "hello world" 訊息的話，恭禧你！你已經完成了一個簡易的 USB Keyboard 了！

如下圖，假如你插上 USB Shield 後遇到「USB 裝置無法辨識」這個錯誤訊息，有幾個可能的原因，可能是你 USB Shield 線路沒做好，或是 usbconfig.h 沒有設定正確，或者是沒有把 "sei();" 指令加到 wiring.c ISR 的第一行。

主程式說明

底下是 USBKeyboard 的 Arduino 主程式 (USBKeyboardDemo.pde):

程式邏輯其實非常簡單，setup() 函式只是將 ledPin, buttonPin 腳位初始化。而在 loop() 函式中，程式會不斷的檢查 buttonPin 的狀態，檢查按鈕是否被按下，是的話就做兩件事，一個是打開 LED 指示燈，另一個是送出 "hello world" 跟著一個 Enter 的按鍵訊息給電腦端。當按鈕放開時，程式就把 LED 指示燈關掉。

希望藉由這個範例可以讓你知道，要自製一個 USB Keyboard 並非難事。這個 USB Keyboard 可以應用在什麼地方？接下來就是換你動腦發揮的時候了！^o^

延伸閱讀

• V-USB (Virtual USB port for AVR microcontrollers)
• V-USB examples for Arduino
• V-USB for arduino
• Arduino 的提升電阻