Многофункциональная USB клавиатура

[Alex_St]

Выложу и я свой вариант USB клавиатуры с расширенной функциональностью )

Дело было вечером. Заняться было чем, но в результате установки круиз-контроля в мою машину оказалось, что у меня есть два свободных провода из недр руля наружу через специализированную контактную группу в виде спирали. А у меня в руле уже давно сидят два ИК пульта управления компьютером и магнитолой. Плюс еще проводной пульт управления Круиз-Контролем. Так получается, что в силу ИК принципа передачи сигнала на фотоприемники компа и магнитолы - при незначительном повороте руля (больше 20градусов) - сигнал перестает достигать цели. А тут еще Костя740 поделился информацией о либе V-USB.
В общем - было принято решение начать работы по передаче команд с руля по проводам.
В качестве системы кодирования были выбраны резистивные кнопки. Т.е. нажатая кнопка определяется по сопротивлению между двумя проводами. Подключать к компьютеру было решено по USB, эмулируя стандартную и мультимедийную клавиатуры.
Но тут полет мысли опередил разум, и понеслось....
Захотелось управлять не только компьютером, но и прочими устройствами - магнитолой (спец протокол), бортовичком (аналог), круизом (аналог), прочими девайсами.

Девайс умеет следующее:
1. Принимает команды с резистивного пульта (до 15 кнопок). Измеряет напряжение и считает сопротивление цепи. На любую из кнопок можно повесить любую комбинацию из следующих функций:
2. Определяется компьютером как USB клавиатура. Может посылать в комп любые нажатия на кнопки. При этом можно задействовать alt, ctrl, shift левые и правые в любых комбинациях. На данный момент можно посылать только одну стандартную кнопку в один момент(+ alt/shift/ctrl). Или одну мультимедийную кнопку.
3. Позволяет управлять до 8ми внешними линиями. При этом можно задавать режим работы выхода - либо просто при нажатии кнопки подать +5В или 0В на выход, либо триггерный выход (нажал один раз - появилось напряжение, нажал второй - пропало).
4. Управлять двумя аналоговыми устройствами - магнитола, бортовик, круиз контроль. Т.е. всем, что управляется такими же аналоговыми кнопками.
5. Управлять одним устройством (магнитолой), работающим по проводам и использующим стандартным протоколом проводного ДУ от Clarion/Alpine.
6. Использовать два банка кнопок для эмуляции управления разными устройствами при помощи одних и тех же кнопок. Кнопку переключения между банками можно задавать программно.
7. Все вышеперечисленные функции можно конфигурировать на лету при помощи програмки-конфигуратора для PC через тот же USB интерфейс.
8. Девайс может работать и без компьютера, если надо управлять, скажем, магнитолой.
9. Так же конфигуратор позволяет показывать на лету сопротивление, напряжение, и код нажатой кнопки, что удобно для конфигурирования.
10. Питание устройства - от USB или от борт сети автомобиля.

Фото макета:


Скрины конфигуратора:

[Alex_St]

Фотки готового устройства:

[Alex_St]

Первый экземпляр благополучно нашел себе применение в моей машине. Как ни странно - все работает, и не глючит... Странно...
Единственное - пока не реализовывал автоповтор (правда, и не уверен, что буду реализовывать - пока он не пригодился).

На данный момент девайс управляет двумя устройствами:
1. Комп (ЮСБ - клава)
2. Круиз-контроль (через аналоговый выход).
Теперь в планах подключить его еще к бортовичку.

[Alex_St]

Вот все необходимое для повторения девайса.
Архив содержит:
1. Прошивка девайса в виде hex файла
2. Схема и плата в формате PCad2006
3. Приложение для конфигурирования
4. Моя текущая конфигурация как пример использования


Назначение элементов интерфейса программы:
1. Кнопки прочитать/сохранить/сравнить в описании не нуждаются )
2. Слева снизу три радиокнопки - ADC, Voltage, Resistance. Они переключают варианты отображения данных в таблице. Рядом с ними три текущих значения, которые раппортует нам устройство.
3. Кнопка "Установить значение" записывает текущее значение из одного из значений слева от нее в активную строку. Записывает только в случае если вся строка выделена. Таким образом можно быстро записать сопротивления всех подключенных кнопок в таблицу.
4. Таблица содержит значения сопротивлений кнопок, и реакцию на нажатие каждой кнопки. Одна строка - одна аналоговая кнопка. Все варианты реакций независимы и могут работать параллельно. Исключение - параллельно не могут работать клавиши стандартной и мультимедийной клавиатур.

Поля таблицы:
- Bank - номер банка кнопок. Есть возможность записывать до трех банков кнопок в устройство. Всего не более 22х кнопок. Переключение между банками - при помощи кнопки, которая назначена как Standard: Switch. Переключение происходит по кольцу.
- ADC_Val/Voltage/Resistance - один из вариантов отображения значения сопротивления кнопки.
- ADC_Diff/Volt Diff/Res_Diff - размер корридора значений. Кнопка считается нажатой, если значение укладывается в диапазон (Resistence - Res_Diff)...(Resistence + Res_Diff).
- Left Ctrl/Left Shift/Left Alt/Left Win/Right Ctrl/Right Shift/Right Alt/Right Win - Данные события будут посланы в комп при нажатии на кнопку.
- Key - Клавиша стандартной клавиатуры, которая будет нажата при нажатии соответствующую аналоговую кнопку.
- mmKey - клавиша мультимедийной клавиатуры, которая будет нажата при нажатии на соответствующую аналоговую кнопку.
- MM Key Repeat - пока не реализовано. В будущем возможно будет автоповтор для мультимедийных клавиш.
- Dac Out1/Dac Volt1/Dac Res1 - управляют первым аналоговым выходом. Принцип такой: по-умолчанию на выходе максимальное напряжение. При нажатии на кнопку на выходе будет выставлено напряжение соответственно таблице. Пересчет в сопротивление идет из расчета, что на приемном конце сопротивление на плюс 4.7к. Рекомендую смотреть на напряжение, а не на сопротивление.
Примечание: т.к. устройство питается от USB через диод шоттки - то максимальное напряжение на выходе будет меньше 5В (примерно 4.85В). Остальные напряжения уменьшатся так же пропорционально. Если не предусматривается питание от внешнего источника питания - рекомендую диод шоттки на входе закоротить.
- Dac Out2/Dac Volt2/Dac Res2 - то же самое, только для второго аналогового канала.
- rcAddr, rcCmd - задает команду для цифрового выхода управления магнитолами Clarion/Alpine. Подробное описание формата тут, системы команд - тут.
- PortData/PortInit/PortTrig - управление 8ю бинарными цифровыми выходами. PortInit задает начальное значение на выходах. Так же он задает полярность реакции на PortData. Иными словами - PortData показывает - на какие каналы действует данная кнопка. PortTrig - задает триггерную реакцию на кнопку вместо обычной.
Данный механизм временный, ищу лучшие решения.
Пока сделано так:

void controlPortKeyPressed( UInt8 portData, UInt8 portInit, UInt8 portTrig )
{
   UInt8 port = getPortState();

   portInit &= portData; // mask only necessary pins
   portTrig &= portData; // mask only necessary pins

   releasedPortValue = port ^ portTrig; // this value will be applied when the key will be released

   UInt8 set = ( portData ^ portInit ) & ~portTrig;
   UInt8 reset = ~( portData & portInit ) | portTrig;

   port |= set;
   port &= reset;
   port ^= portTrig;

   setOutputsState( port );
}

Если что-то не понятно - на вопросы постараюсь ответить ).

[Alex_St]

Совсем забыл добавить. Аналоговые выходы расчитаны на работу с устройствами, имеющими диапазон входных напряжений 0...5В. Для устройств с напряжениями на входе до 3.3В необходимо поставить на выходе диод шоттки катодом к выходу девайса, а анодом ко входу управляемого устройства. Таким образом напряжение 5В на выходе девайса никоим образом не сможет помешать управляемому устройству ).

Фузы:


Для работы конфигуратора требуется .Net framework 4.0. Скачать его можно тут.

[Alex_St]

1. Т.к. протокол NEC для ИК пультов я реализовал по описанию в интернете, а не по реальному сигналу - в софт затесалась досадная ошибка - сигнал на выходе получился инвертированным. Как ни странно, но магнитолы Clarion и Alpine принимают свободно и прямой и инвертированный сигнал, поэтому с ними все работало хорошо. А вот с другими устройствами пришлось доработать прошивку. Результат в аттаче.

2. Т.к. у меня в системе появился новый монитор с контроллером на чипе RTD2660 - меня заинтересовало - а какой там протокол ИК пульта. Оказался - все тот же NEC 16бит адрес + 8 бит команда. Ес-сно, мне стало интересно снять его команды и проверить на моем девайсе. Все заработало успешно )
Результат:

Адрес:         0x6B86

Клавиша        код команды
Video Select:  1B
Menu:          05
Power:         12
Left:          04
Right:         06
Mode Select:   15

[Alex_St]

Так же пробовали подключить девайс к головному устройству Alpine INE-W977BT.
Как ни странно - заработала с полутыка. Коды отсюда подошли, и альп с удовольствием скушал наши команды.
Девайс управлялся от пульта Sony X4S без каких либо доработок.

Так же такая девайсина уже полгода работает в моей машине, передавая команды от двух штатных нарульных пультов в компьютер (эмуляция мультимедийной HID клавиатуры), и круиз-контролем (управление резистивными кнопками). Нареканий пока не замечено.
Как я уже говорил, все конфигурируется при помощи компьютера через интерфейс USB.

[prts]

Не совсем понял, за что прошу извинения.
Можно ли данный дивайс использовать для управления магнитолой и carPC используя только рулевые кнопки?

[Alex_St]

Признаться, и я не совсем понял вопрос...
Управлять магнитолой и компом одновременно - да, можно.
Можно ли обойтись без тач-скрина - зависит от цели. Если все что надо можно сделать ограниченным числом кнопок клавиатуры - то возможно.

[doneAlexandro]

Отличная идея, отличная подборка ссылок!
Разве что не пытались ли вы найти описания проводных протоколов для ГУ? Меня вот сильно интересует Clarion.. Или же вы сразу решили работать с ИК?