STM32模拟鼠标绝对坐标的设置

stm32模拟鼠标绝对坐标的实现方法

在一次进行stm32模拟鼠标的开发中，要实现用绝对坐标来控制鼠标位置的情况。在通常的开发中，都是使用相对坐标，模拟鼠标在上下左右几个方向移动多少像素，从而实现鼠标的功能。在这一次使用绝对坐标的过程中，遇到了几个坑，在这里记录一下。

实现过程中参考了以下几位博主的文章，在这里一并表示感谢：

1. USB鼠标HID描述符以及数据格式_usb鼠标数据格式-CSDN博客

2. usb gaghet hid 模拟鼠标键盘的绝对值描述_hid鼠标绝对坐标-CSDN博客

3. 使用stm32配置自定义的HID设备_stm32 库函数实现自定义hid-CSDN博客

1 前置知识

1.1 STM32CUBEMX配置鼠标模式

设置debuge为SerialWire

时钟为外部高速时钟

开启USB模式

设置HID模式

自动配置时钟频率 主频率为 72MHz USB为48MHz

如果不是，可以手动输入。

最后生成工程文件。

1.2 HID鼠标协议

如果只是实现简单的功能，比如说我这个就是鼠标在屏幕指定位置点击，这个HID协议要掌握的不多，重点是知道绝对坐标、相对坐标HID协议的不同之处即可。下面是相关协议，不懂也没问题，按照步骤来就行。下面是直接复制博主wingceltis-c文章里面的USB鼠标HID描述符以及数据格式_usb鼠标数据格式-CSDN博客

1. 相对坐标HID描述符

//相对坐标格式
//每行开始的第一字节为该条目的前缀，前缀的格式为：
//D7~D4：bTag。D3~D2：bType；D1~D0：bSize。以下分别对每个条目注释。
0x05,0x01, // 是一个全部条目。表示用途页为通用桌面设备 
0x09,0x02, // 是一个局部条目。表示用途为鼠标
0xa1,0x01, // 表示应用集合，必须要以END_COLLECTION来结束它，见最后的END_COLLECTION  
0x09,0x01, // 是一个局部条目。说明用途为指针集合
0xa1,0x00, // 这是一个主条目，开集合，后面跟的数据0x00表示该集合是一个物理集合，用途由前面的局部条目定义为指针集合。
0x95,0x03, // 这是一个全局条目，说明数据域的数量为三个。
0x75,0x01, // 这是一个全局条目，说明每个数据域的长度为1个bit。
0x05,0x09, // 这是一个全局条目，选择用途页为按键（Button Page(0x09)）
0x19,0x01, // 这是一个局部条目，说明用途的最小值为1。实际上是鼠标左键。
0x29,0x03, // 这是一个局部条目，说明用途的最大值为3。实际上是鼠标中键。
0x15,0x00, // 这是一个全局条目，说明返回的数据的逻辑值（就是我们返回的数据域的值啦）最小为0。因为我们这里用Bit来表示一个数据域，因此最小为0。 MAXMIN
0x25,0x01, // 最大为1  MAXNUM
0x81,0x02, // 这是一个主条目，标识上面的3个bits是独立的。
0x95,0x01, // 这是一个全局条目，说明数据域数量为1个
0x75,0x05, // 这是一个全局条目，说明每个数据域的长度为5bit。
0x81,0x03, // //这是一个主条目，输入用，由前面两个全局条目可知，长度为5bit，数量为1个。它的属性为常量（即返回的数据一直是0）。这个只是为了凑齐一个字节（前面用了3个bit）而填充的一些数据而已，所以它是没有实际用途的。
0x95,0x03, // 这是一个全局条目，说明数据域的个数为3个。
0x75,0x08, // 这是一个全局条目，说明数据域的长度为8bit。
0x05,0x01, // 这是一个全局条目，选择用途页为普通桌面Generic Desktop Page(0x01)
0x09,0x30, // 这是一个局部条目，说明用途为X轴
0x09,0x31, // 这是一个局部条目，说明用途为Y轴
0x09,0x38, // 这是一个局部条目，说明用途为滚轴
0x15,0x81, // 这是一个全局条目，说明返回的逻辑最小为-128。
0x25,0x7f, // 这是一个全局条目，说明返回的逻辑最大为127。
0x81,0x06, // 这是一个主条目。标识上面的3个数据是绝对值。
0xc0,      // 我们开了两个集合，所以要关两次。bSize为0，所以后面没数据。
0xc0       // END_COLLECTION  

2. 相对坐标发送数据格式

鼠标发送给PC的数据每次4个字节
BYTE1 BYTE2 BYTE3 BYTE4
定义分别是：
BYTE1 –
|–bit7: 1 表示 Y 坐标的变化量超出－256 ~ 255的范围,0表示没有溢出
|–bit6: 1 表示 X 坐标的变化量超出－256 ~ 255的范围，0表示没有溢出
|–bit5: Y 坐标变化的符号位，1表示负数，即鼠标向下移动
|–bit4: X 坐标变化的符号位，1表示负数，即鼠标向左移动
|–bit3: 恒为1
|–bit2: 1表示中键按下
|–bit1: 1表示右键按下
|–bit0: 1表示左键按下
BYTE2 – X坐标变化量，与byte的bit4组成9位符号数,负数表示向左移，正数表右移。用补码表示变化量
BYTE3 – Y坐标变化量，与byte的bit5组成9位符号数，负数表示向下移，正数表上移。用补码表示变化量
BYTE4 – 滚轮变化。

BYTE1高5位是可以不用关注的，一般这5bit 在HID描述符中都是作为填充位使用，置0即可。

3. 绝对坐标HID描述符

 //每行开始的第一字节为该条目的前缀，前缀的格式为：
 //D7~D4：bTag。D3~D2：bType；D1~D0：bSize。以下分别对每个条目注释。
 //这是一个全局（bType为1）条目，选择用途页为普通桌面Generic Desktop Page(0x01)
 //后面跟一字节数据（bSize为1），后面的字节数就不注释了，
 //自己根据bSize来判断。
 0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
 
 //这是一个局部（bType为2）条目，说明接下来的应用集合用途用于鼠标
 0x09, 0x02, // USAGE (Mouse)
 
 //这是一个主（bType为0）条目，开集合，后面跟的数据0x01表示
 //该集合是一个应用集合。它的性质在前面由用途页和用途定义为
 //普通桌面用的鼠标。
 0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)    //1byte报告ID +按键(3bit)+填充行(5bit)=1byte ; 坐标（16bits*2个）=4bytes；所以上报数据就是6bytes；  
 0x85,0x02,   // 报告ID（报告ID 0是保留的），多个设备需要添加。
 //这是一个局部条目。说明用途为指针集合
 0x09, 0x01, //   USAGE (Pointer)
 
 //这是一个主条目，开集合，后面跟的数据0x00表示该集合是一个
 //物理集合，用途由前面的局部条目定义为指针集合。
 0xa1, 0x00, //   COLLECTION (Physical)
 
 //这是一个全局条目，选择用途页为按键（Button Page(0x09)）
 0x05, 0x09, //     USAGE_PAGE (Button)
 
 //这是一个局部条目，说明用途的最小值为1。实际上是鼠标左键。
 0x19, 0x01, //     USAGE_MINIMUM (Button 1)
 
 //这是一个局部条目，说明用途的最大值为3。实际上是鼠标中键。
 0x29, 0x03, //     USAGE_MAXIMUM (Button 3)
 
 //这是一个全局条目，说明返回的数据的逻辑值（就是我们返回的数据域的值啦）
 //最小为0。因为我们这里用Bit来表示一个数据域，因此最小为0，最大为1。
 0x15, 0x00, //     LOGICAL_MINIMUM (0)
 
 //这是一个全局条目，说明逻辑值最大为1。
 0x25, 0x01, //     LOGICAL_MAXIMUM (1)
 
 //这是一个全局条目，说明数据域的数量为三个。
 0x95, 0x03, //     REPORT_COUNT (3)
 
 //这是一个全局条目，说明每个数据域的长度为1个bit。
 0x75, 0x01, //     REPORT_SIZE (1)
 
 //这是一个主条目，说明有3个长度为1bit的数据域（数量和长度
 //由前面的两个全局条目所定义）用来做为输入，
 //属性为：Data,Var,Abs。Data表示这些数据可以变动，Var表示  //Var可以任意大小数据但是最小值要从0开始   Abs只能一个字节  
 //这些数据域是独立的，每个域表示一个意思。Abs表示绝对值。
 //这样定义的结果就是，第一个数据域bit0表示按键1（左键）是否按下，
 //第二个数据域bit1表示按键2（右键）是否按下，第三个数据域bit2表示
 //按键3（中键）是否按下。
 0x81, 0x02, //     INPUT (Data,Var,Abs)
 
 //这是一个全局条目，说明数据域数量为1个
 0x95, 0x01, //     REPORT_COUNT (1)
 
 //这是一个全局条目，说明每个数据域的长度为5bit。
 0x75, 0x05, //     REPORT_SIZE (5)
 
 //这是一个主条目，输入用，由前面两个全局条目可知，长度为5bit，
 //数量为1个。它的属性为常量（即返回的数据一直是0）。
 //这个只是为了凑齐一个字节（前面用了3个bit）而填充的一些数据
 //而已，所以它是没有实际用途的。
 0x81, 0x03, //     INPUT (Cnst,Var,Abs)
  
 //这是一个全局条目，选择用途页为普通桌面Generic Desktop Page(0x01)
 0x05, 0x01, //     USAGE_PAGE (Generic Desktop)
 
 //这是一个局部条目，说明用途为X轴
 0x09, 0x30, //     USAGE (X)
  //下面两个为全局条目，说明返回的逻辑最小和最大值。 屏幕大小 1920*1080
 //这里定义X的逻辑最小值为0，即坐标原点
 //X的逻辑最大值为1919，即屏幕x的坐标为（0，1919）。
 //由于1920超过了一字节的范围，所以需要用2字节的格式表示最大值
 0x15, 0x00, //     LOGICAL_MINIMUM (0)
 0x26, 0x7f, 0x07, //     LOGICAL_MAXIMUM (1919)

  //下面两个为全局条目，说明返回的物理最小和最大值。
 //这里定义X的物理最小值为0，即坐标原点
 //X的物理最大值为1919，即屏幕x的坐标为（0，1919）。
 //由于1920超过了一字节的范围，所以需要用2字节的格式表示最大值
 0x35, 0x00,    //Physical Minimum (0)
 0x46, 0x7f, 0x07, //Physical Maximum(1919)

 //这是一个全局条目，说明数据域的长度为16bit。
 0x75, 0x10, //     REPORT_SIZE (16)
 
 //这是一个全局条目，说明数据域的个数为1个。
 0x95, 0x01, //     REPORT_COUNT (1)
 
 //这是一个主条目。它说明这两个16bit的数据域是输入用的，
 //属性为：Data,Var,Abs。Data说明数据是可以变的，Var说明
 //这些数据域是独立的，Abs表示这些值是绝对值。
 0x81, 0x02, //     INPUT (Data,Var,Abs)
 
 //这是一个局部条目，说明用途为Y轴
 0x09, 0x31, //     USAGE (Y)

  //下面两个为全局条目，说明返回的逻辑最小和最大值。
 //这里定义Y的逻辑最小值为0，即坐标原点
 //Y的逻辑最大值为1079，即屏幕Y的坐标为（0，1079）。
 //由于1080超过了一字节的范围，所以需要用2字节的格式表示最大值
 0x15, 0x00, //     LOGICAL_MINIMUM (0)
 0x26, 0x37, 0x04, //     LOGICAL_MAXIMUM (1079)

  //下面两个为全局条目，说明返回的物理最小和最大值。
 //这里定义Y的物理最小值为0，即坐标原点
 //Y的物理最大值为1079，即屏幕Y的坐标为（0，1079）。
 //由于1080超过了一字节的范围，所以需要用2字节的格式表示最大值
 0x35, 0x00,    //Physical Minimum (0)
 0x46, 0x37, 0x04, //Physical Maximum(1079)

 //这是一个全局条目，说明数据域的长度为16bit。
 0x75, 0x10, //     REPORT_SIZE (16)
 
 //这是一个全局条目，说明数据域的个数为1个。
 0x95, 0x01, //     REPORT_COUNT (1)
 
 //这是一个主条目。它说明这两个16bit的数据域是输入用的，
 //属性为：Data,Var,Abs。Data说明数据是可以变的，Var说明
 //这些数据域是独立的，Abs表示这些值是绝对值。
 0x81, 0x02, //     INPUT (Data,Var,Abs)
 
 //下面这两个主条目用来关闭前面的集合用。
 //我们开了两个集合，所以要关两次。bSize为0，所以后面没数据。
 0xc0,       //   END_COLLECTION
 0xc0  ,      // END_COLLECTION

4. 绝对坐标发送数据格式

触摸设备根据HID设置发送给PC的数据每次6个字节
BYTE1 BYTE2 BYTE3 BYTE4 BYTE5 BYTE6
定义分别是：

BYTE1 – 报告ID（报告ID 0是保留的），多个设备需要添加。

BYTE2 –
|–bit7: 保留 默认值为 0
|–bit6: 保留 默认值为 0
|–bit5: 保留 默认值为 0
|–bit4: 保留 默认值为 0
|–bit3: 保留 默认值为 0
|–bit2: 1表示中键按下
|–bit1: 1表示右键按下
|–bit0: 1表示左键按下

BYTE3 – X坐标变化量低8位，BYTE3 与 BYTE4组合后最大值不能操作描述符中设定的值
BYTE4 – X坐标变化量高8位

BYTE5 – Y坐标变化量低8位，BYTE3 与 BYTE4组合后最大值不能操作描述符中设定的值
BYTE6 – Y坐标变化量高8位

这里要注意，绝对坐标和相对坐标，发送数据格式是有区别的

相对坐标中BYTE1是按键状态

绝对坐标中BYTE2是按键状态，BYTE1是报告ID，这个不要设置为0，否则电脑不识别。

2 配置绝对坐标模式

1. 添加头文件

#include "usbd_hid.h"
extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

2. 在usbd_hid.c文件中，替换HID描述符

3. 在usbd_hid.h中修改==#define HID_EPIN_SIZE 0x04U为#define HID_EPIN_SIZE 0x06U==

3 几个注意的地方

3.1 时钟频率为72MHz和48MHz

3.2 绝对坐标和相对坐标数据长度不同，绝对坐标表示方式

3.3 HID协议数据格式每一位表示的含义

3.4 电脑屏幕像素与绝对坐标HID描述符中参数要对应

3.5 如果中途修改CUBEMX配置，生成修改后的工程，一定要再看一下第2步修改过的配置还在不在

4 在手机上实现

上面的方法实现的鼠标，只能在我的电脑上使用，接在手机上不识别，于是我又参考：USB鼠标HID描述符以及数据格式_usb鼠标数据格式-CSDN博客

实现手机能识别，不过电脑识别不了。原理是把stm32模拟成触摸设备。

4.1 修改描述符

__ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_MOUSE_ReportDesc[HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE]  __ALIGN_END =
{
    0x05, 0x0d,                    // USAGE_PAGE (Digitizers)
    0x09, 0x04,                    // USAGE (Touch Screen)
    0xa1, 0x01,                    // COLLECTION (Application)
    0x09, 0x22,                    //   USAGE (Finger)
    0xa1, 0x00,                    //   COLLECTION (Physical)
    0x09, 0x42,                    //     USAGE (Tip Switch)
    0x15, 0x00,                    //     LOGICAL_MINIMUM (0)
    0x25, 0x01,                    //     LOGICAL_MAXIMUM (1)
    0x75, 0x01,                    //     REPORT_SIZE (1)
    0x95, 0x01,                    //     REPORT_COUNT (1)
    0x81, 0x02,                    //     INPUT (Data,Var,Abs)
	0x09 , 0x32, 
	0x15 , 0x00 ,
	0x25 , 0x01 ,
	0x81 , 0x02 ,
	0x09 , 0x51 ,
	0x75 , 0x05,
	0x95 , 0x01 ,
	0x16 , 0x00 , 0x00,
	0x26 , 0x10 , 0x00,
	0x81 , 0x02,
	0x09 , 0x47 ,
	0x75 , 0x01,
	0x95 , 0x01 ,
	0x15 , 0x00,
	0x25 , 0x01 ,
	0x81 , 0x02 ,
	0x05 , 0x01 ,
	0x09 , 0x30 ,
	0x75 , 0x10 ,
	0x95 , 0x01 ,
	0x55 , 0x0D,
	0x65 , 0x33,
	0x35 , 0x00,
	0x46 , 0x37, 0x04 ,     //逻辑分辨率 1079
	0x26 , 0x37, 0x04 ,     //物理分辨率
	0x81 , 0x02 ,
	0x09 , 0x31 ,
	0x75 , 0x10 ,
	0x95 , 0x01 ,
	0x55 , 0x0D ,
	0x65 , 0x33 ,
	0x35 , 0x00 ,
	0x46 , 0x5f, 0x09,     //逻辑分辨率2399
	0x26 , 0x5f, 0x09 ,    //物理分辨率
	0x81 , 0x02 ,
	0x05 , 0x0D ,
	0x09 , 0x55 ,
	0x25 , 0x08 ,
	0x75 , 0x08 ,
	0x95 , 0x01 ,
	0xB1 , 0x02 ,
	0xC0 , 
	0xC0 , 
};

修改

#define HID_EPIN_SIZE                 0x05U

#define HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE    112U//74U

4.2 发送数据格式

鼠标发送给手机的数据每次5个字节
BYTE0 BYTE1 BYTE2 BYTE3 BYTE4
定义分别是：
BYTE0  0x83表示按下  0x82表示松开
BYTE1 – X坐标低8位
BYTE2 - X坐标高8位
BYTE3 – Y坐标低8位
BYTE4 – Y坐标高8位。