光電鼠標設(shè)計的方案和鼠標芯片的介紹

1、光電鼠標設(shè)計的方案和鼠標芯片的介紹.txt我都舍不得欺負的人，哪能讓別人欺負？一輩子那么長，等你幾年算什么我愛的人我要親手給她幸福別人我不放心我想你的時候我一定要找得到你不許你們欺負他！全世界只有我才可以！放棄你，下輩子吧！ 本文由亦skyer貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 中國電腦教育報 相對于傳統(tǒng)的機械式鼠標，光電鼠標具有定位準確、移動流暢且不易臟污等優(yōu)點。并且，隨著光電鼠標價 格的不斷下跌，取代機械式鼠標而成為市場主流的趨勢已不可阻擋。 今天，筆者就以方正品牌機配備的光電鼠標為例，帶領(lǐng)大家一起去見識一下光電鼠標的內(nèi)部“風(fēng)光”。

2、光電鼠標的工作原理 光電鼠標與機械式鼠標最大的不同之處在于其定位方式不同。 光電鼠標的工作原理是：在光電鼠標內(nèi)部有一個發(fā)光二極管，通過該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光 電鼠標底部表面 （這就是為什么鼠標底部總會發(fā)光的原因） 然后將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線， 。 經(jīng)過一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋€光感應(yīng)器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當光電鼠標移動時，其移動軌跡 便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微 處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析， 來判斷鼠標的移動方向和移動距離，從而完成光標

3、的定位。 光電鼠標通常由以下部分組成：光學(xué)感應(yīng)器、光學(xué)透鏡、發(fā)光二極管、接口微處理器、輕觸式按鍵、 滾輪、連線、PS/2或 USB 接口、外殼等。下面分別進行介紹： 光學(xué)感應(yīng)器 光學(xué)感應(yīng)器是光電鼠標的核心，目前能夠生產(chǎn)光學(xué)感應(yīng)器的廠家只有安捷倫、微軟和羅技三家公司。 其中，安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器使用十分廣泛，除了微軟的全部和羅技的部分光電鼠標之外，其他的光電 鼠標基本上都采用了安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器。 圖1 光電鼠標內(nèi)部的光學(xué)感應(yīng)器 安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器主要由 CMOS 感光塊（低檔攝像頭上采用的感光元件）和 DSP 組成。CMOS 感 光塊負責(zé)采集、接收由鼠標底部光學(xué)透鏡傳遞過來的光線（并

4、同步成像） ，然后 CMOS 感光塊會將一幀幀生 成的圖像交由其內(nèi)部的 DSP 進行運算和比較，通過圖像的比較，便可實現(xiàn)鼠標所在位置的定位工作。 圖2 光學(xué)感應(yīng)器內(nèi)部的組成方式 圖1是方正光電鼠內(nèi)部的光學(xué)感應(yīng)器，它采用的是安捷倫公司的 H2000-A0214光學(xué)感應(yīng)元件，其芯片內(nèi) 部的組成方式可參見圖2。圖3是 H2000-A0214光學(xué)感應(yīng)器的背面，從圖中我們可以看到，芯片上有一個小 孔，這個小孔用來接收由鼠部底部的光學(xué)透鏡傳送過來的圖像。 圖3 光學(xué)感應(yīng)器背面的小孔用來接收由鼠部底部的光學(xué)透鏡傳送過來的圖像 光電鼠標的控制芯片 控制芯片負責(zé)協(xié)調(diào)光電鼠標中各元器件的工作，并與外部電路進行溝通

5、（橋接）及各種信號的傳送和 收取。我們可以將其理解成是光電鼠標中的“管家婆”。 圖4是羅技公司的 CP5919AM 控制芯片，它可以配合安捷倫的 H2000-A0214光學(xué)感應(yīng)元件，實現(xiàn)與主板 USB 接口之間的橋接。當然，它也具備了一塊控制芯片所應(yīng)該具備的控制、傳輸、協(xié)調(diào)等功能。 這里有一個非常重要的概念大家應(yīng)該知道，就是 dpi 對鼠標定位的影響。dpi 是它用來衡量鼠標每移 動一英寸所能檢測出的點數(shù)，dpi 越小，用來定位的點數(shù)就越少，定位精度就低；dpi 越大，用來定位點數(shù) 就多，定位精度就高。 圖4 羅技公司的 CP5919AM 控制芯片 通常情況下，傳統(tǒng)機械式鼠標的掃描精度都在20

6、0dpi 以下，而光電鼠標則能達到400甚至800dpi，這 就是為什么光電鼠標在定位精度上能夠輕松超過機械式鼠標的主要原因。 9890501 at 2008-7-21 10:45:56 光學(xué)透鏡組件 光學(xué)透鏡組件被放在光電鼠標的底部位置，從圖5中可以清楚地看到，光學(xué)透鏡組件由一個棱光鏡和一 個圓形透鏡組成。 圖5 光學(xué)透鏡組件由一個棱光鏡和一個透鏡組成 其中，棱光鏡負責(zé)將發(fā)光二極管發(fā)出的光線傳送至鼠標的底部，并予以照亮。 圓形透鏡則相當于一臺攝像機的鏡頭，這個鏡頭負責(zé)將已經(jīng)被照亮的鼠標底部圖像傳送至光學(xué)感應(yīng)器 底部的小孔中。通過觀看光電鼠標的背面外殼，我們可以看出圓形透鏡很像一個攝像頭（如圖

7、6） ！ 圖6 光電鼠標的背面外上的殼圓形透鏡很像一個攝像頭 通過試驗，筆者得出結(jié)論：不管是阻斷棱光鏡還是圓形透鏡的光路，均會立即導(dǎo)致光電鼠標“失明”。 其結(jié)果就是光電鼠標無法進行定位，由此可見光學(xué)透鏡組件的重要性。 發(fā)光二極管 光學(xué)感應(yīng)器要對缺少光線的鼠標底部進行連續(xù)的“攝像”，自然少不了“攝影燈”的支援。否則，從 鼠標底部攝到的圖像將是一片黑暗，黑暗的圖像無法進行比較，當然更無法進行光學(xué)定位了。 圖7 光電鼠標內(nèi)部的發(fā)光二極管 通常，光電鼠標采用的發(fā)光二極管（如圖7）是紅色的（也有部分是藍色的） ，且是高亮的（為了獲得 足夠的光照度） 。發(fā)光二極管發(fā)出的紅色光線，一部分通過鼠標底部的光學(xué)透

8、鏡（即其中的棱鏡）來照亮鼠 標底部；另一部分則直接傳到了光學(xué)感應(yīng)器的正面。 用一句話概括來說，發(fā)光二極管的作用就是產(chǎn)生光電鼠標工作時所需要的光源。 9890501 at 2008-7-21 10:46:36 輕觸式按鍵 沒有按鍵的鼠標是不敢想象的，因而再普通的光電鼠標上至少也會有兩個輕觸式按鍵。方正光電鼠標 的 PCB 上共焊有三個輕觸式按鍵（圖8） 。除了左鍵、右鍵之外，中鍵被賦給了翻頁滾輪。高級的鼠標通常 帶有 X、Y 兩個翻頁滾輪，而大多數(shù)光電鼠標還是像這個方正光電鼠標一樣，僅帶了一個翻頁滾輪。翻頁滾 輪上、下滾動時，會使正在觀看的“文檔”或“網(wǎng)頁”上下滾動。而當滾輪按下時，則會使 PC

9、B 上的“中 鍵”產(chǎn)生作用。注意：“中鍵”產(chǎn)生的動作，可由用戶根據(jù)自己的需要進行定義。 圖8 方正光電鼠標的 PCB 上共焊有三個輕觸式按鍵 當我們卸下翻頁滾輪之后， 可以看到滾輪位置上， “藏”有一對光電“發(fā)射/接收”裝置 （如圖9） “滾 。 輪”上帶有柵格，由于柵格能夠間隔的“阻斷”這對光電“發(fā)射/接收”裝置的光路，這樣便能產(chǎn)生翻頁脈 沖信號，此脈沖信號經(jīng)過控制芯片傳送給 Windows 操作系統(tǒng)，便可以產(chǎn)生翻頁動作了。 圖9 光電“發(fā)射/接收”裝置 除了以上這些，光電鼠標還包括些什么呢？它還包括連接線、PS/2或 USB 接口、外殼等。由于這幾個 部分與機械式鼠標沒有多大分別，因此，這

10、里就不再說明了！ 安捷倫和安華高 安捷倫科技(NYSE:A)是由美國惠普公司戰(zhàn)略重組分立而成的，其業(yè)務(wù)重點包括通信、電子及化學(xué)分析與生命科 學(xué)。1999 年11月18日, 安捷倫科技以代碼“A”在紐約股票交易所掛牌上市。雖然在除了光學(xué)傳感之外的領(lǐng)域 里，安捷倫也取得了巨大的成就。但是對于廣大玩家來說，大家提起安捷倫（AGILENT） ，還是首先想起它作為 世界上最著名的鼠標用光學(xué)/激光感應(yīng)器材的生產(chǎn)廠家。 的確，在上世紀90年代和本世紀初的這段時間里，安捷倫幾乎是高檔光電/激光鼠標芯片的代名詞，作為安捷倫 歷史悠久的合作伙伴，在上世紀末，在 MS 和安捷倫勾搭上之前，LOGITECH 幾乎是壟

11、斷了高端外設(shè)的市場。而 在山的那一邊，那條叫 RAZER 的小蛇，當時連牙還沒有長全呢 在2005年8月，投資公司 Kohlberg Kravis Roberts Co.會同風(fēng)險投資商 Silver Lake Partners，以26.6億美的 價格并購了安捷倫科技。并購后，新成立了公司 AVAGO，也就是現(xiàn)在大家所說的安華高，并且號稱全球最大的 非上市獨立半導(dǎo)體公司。 Avago Technologies 擁有5,500多種系列產(chǎn)品，主要應(yīng)用于無線和有線通信、工業(yè)、汽車、消費電子及存儲和 計算機等廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和終端市場。它在光電耦合器、紅外線收發(fā)器、光通信器件、打印機 ASIC、光學(xué)鼠標

12、傳感器和運動控制編碼器等領(lǐng)域一直保持市場前3名的領(lǐng)導(dǎo)地位。 通過并購， 安華高遺傳了安捷倫全部的研發(fā)能 力和市場網(wǎng)絡(luò)，并且將其在光電鼠標處理芯片上的技術(shù)優(yōu)勢地位繼續(xù)延續(xù)。 在下面的文章中，在介紹產(chǎn)品的時候，我決定仍然使用安捷倫這個名字，也當作是對它的一個懷念和敬意吧 先補充一點小知識，有關(guān)激光引擎和光學(xué)引擎的 激光引擎和光學(xué)引擎的區(qū)別 從原理上來講是類似的，但是由于激光是相干光 所以具有比 LED 光源更好的特性 安捷 倫自己的描述是這樣的 A, LED 光學(xué)引擎的原理示意圖 下載(56.46 KB) 下載 2008-9-8 14:06 B，激光引擎的原理示意圖 下載(47.8 KB) 下載

13、2008-9-8 14:06 C, 激光比 LED 引擎的優(yōu)越性 下載(43.4 KB) 下載 2008-9-8 14:06 D, 激光可支持更多的表面 下載(41.77 KB) 下載 2008-9-8 14:06 激光引擎可以支持的表面包括：紙，木材，包裝紙，粗斜紋棉布，棉布，榻榻米（！，地毯 ） （！，金屬，瓷磚，塑料，福米卡塑料（??？） ） ，網(wǎng)格（！ ！） LED 引擎可以支持的表面包括：紙，木材，包裝紙，粗斜紋棉布，棉布，純黑表面 安捷倫到目前為止，所出產(chǎn)的鼠標應(yīng)用方案如下： LED 光學(xué)引擎系列 型號 系列 描述 ADNS-2030 無線系列 低功率光學(xué)傳感器，為無線應(yīng)用優(yōu)化 AD

14、NS-2051 有線系列 中頻光學(xué)傳感器，為有線/無線應(yīng)用 ADNS-2610 有線（小型封裝） 入門級，小型封裝光學(xué)傳感器，為普通鼠標應(yīng)用 ADNS-2620 有線（小型封裝） 入門級，小型封裝光學(xué)傳感器，性能提高 ADNS-3040 無線系列 超低功率光學(xué)傳感器，為無線應(yīng)用優(yōu)化 ADNS-3060 有線系列 高性能光學(xué)傳感器 ADNS-3080 游戲系列 高分辨率光學(xué)傳感器，為游戲應(yīng)用 ADNS-3530 MINI 系列 MINI 系列低功率，芯片-基板-LED 整合設(shè)計光學(xué)傳感器，為無線應(yīng)用 設(shè)計 ADNS-3550 MINI 系列 MINI 系列低功率，芯片-基板-LED 整合設(shè)計光學(xué)

15、傳感器，為無線應(yīng)用 設(shè)計 ADNS-5000 有線系列 基于 LED 的導(dǎo)航傳感器 ADNS-5020-EN 有線（小型封裝） 小型封裝光學(xué)傳感器，較入門級性能有所提高 ADNS-5030 無線（小型封裝） 低功率，小型封裝光學(xué)傳感器，為無線應(yīng)用設(shè)計 ADNS-5050 有線系列 性能提升的基于 LED 的導(dǎo)航傳感器 LaserStream 激光引擎系列 型號 系列 描述 ADNS-6000 有線系列 高性能激光鼠標傳感器 ADNS-6010 游戲系列 高分辨率激光鼠標傳感器，為游戲設(shè)計 ADNS-6090 專業(yè)游戲系列 增強型游戲級激光傳感器 ADNS-6530 MINI 系列 MINI 系列低功率，芯片-基板-LED 一體化設(shè)計激光傳感器，為無線應(yīng) 用設(shè)計 ADNS-7010 休閑游戲系列 休閑型游戲級激光傳感器 ADNS-7050 無線系列 低功率激光傳感器 ADNS-7530 無線系列 整合型，入門級，小型封裝激光傳感器 ADNS-7550 有線系列 整合型，入門級，小型封裝激光傳感器 目前，以 LOGI 為主的廠家，包括 MS 等，以及國產(chǎn)的雙飛燕等，均廣泛使用安捷倫的芯片 各款芯片的主要技術(shù)參數(shù) A