通信设备基于Wave Panel的HID设备通讯接口设计
引 言
HID（Human Intece Device，人机接口设备）是一类低速USB 设备，典型的HID 设备有键盘。鼠标。游戏杆等。相对于U 盘。打印机等高速USB 设备，HID 设备具有使用方便。响应迅速。研发成本低廉等优点，其应用领域十分广泛。当前HID 设备正在向专用化方向快速发展 。
Wave Panel 是苹果公司研发的视频色彩编辑软件Color 支持一型专用的数据输入和显示HID 设备，该设备面板上设置有按键。解码器和二维球三种控制器，能够快捷。精确地对各类视频色彩参数进行设置，并将控制和状态信息同步显示在设备微型显示屏上，从而改变了传统“鼠标+键盘”的视频编辑软件控制方式.Wave Panel 没有提供Windows 下与应用程序通讯的功能，因此可基于Wave Panel 设计一个功能完备。通用性强的通讯接口，并加以验证。这对企业和科研机构根据实际需求灵活地配备和控制专用HID 设备有很大帮助。
1 Wave Panel 的性能特征
HID 设备除满足USB 标准外，还具备一些与人机交互密切相关的特点，主要包括：
1）通常使用控制方式或中断方式通讯。两种传输方式的区别在于控制方式适用于对延迟没有特别的数据，而中断方式适用于低延迟。周期性的数据 .Wave Panel 的数据传输方式为中断方式。
2）单次传输的数据量小，且这些数据以状态变化信息或控制信息为主。其中低速HID 设备单次传输数据最大为8 字节，全速设备为64 字节，高速设备为1024 字节。主机与HID 设备交换的数据存储在报表（Report）结构内 。
Wave Panel 的输入报表长度为27 字节，其中0 字节用于记录报表ID，1 ~ 6 字节的前41 比特分别记录41 个按键的按下或抬起状态，另有7 比特未用，置为0;7 ~19 字节分别记录13 个解码器的状态；20 ~25 字节每2 字节分别记录一个二维球X 轴和Y 轴的状态；26 字节留作固件升级使用.Wave Panel 的输出报表长度为41 字节，其中0 ~ 5 字节为控制命令，6 ~ 40字节为显示信息的字符。
3）使用轮询方式检测设备状态变化情况.HID 设备可能在任何时刻向主机发送数据，例如鼠标发生移动或键盘有按键按下。所以HID 设备会在一个固定的时间间隔内轮询各控制口一次，当发现设备状态有变化时生成输入报表发送给主机 。但轮询的间隔时间要由用户对HID 设备的操作速度决定。如果间隔时间过小，则用户来不及在两次轮询间隔内完成一次操作；反之，又会使HID 设备的响应速度无法与用户的操作速度匹配，造成延迟 。
Wave Panel ，每40 毫秒对所有控制器端口轮询一次，若其中任何一个控制器的状态在两次轮询间隔内发生改变，就会在下次轮询前生成输入报表发送给主机.40 毫秒是基于视频每帧显示时间而确定的。
2 HID 设备的通讯过程
HID 设备是Windows 操作系统最早支持的USB设备。在Windows 98 及以后的各版本中都已内置了HID 设备的驱动程序，主机与HID 设备通讯时无须再编写专门的驱动程序。这就简化了HID 设备与主机应用程序通讯接口的设计和研发。
通过分析，可以将HID 设备与主机应用程序的通讯划分为设备识别和打开。读报表。写报表和设备关闭四个模块。
2. 1 Wave Panel 的识别和打开
HID 设备连接到主机后，以厂商ID（VID）。产品ID（PID）和产品版本号（PVN）三项属性值的组合作为设备唯一标识.Wave Panel 的三项属性值可以从产品说明书直接获取。由于一台主机可能同时连接有多台HID 设备，所以在通讯前应用程序必须要识别并打开Wave Panel，这一过程需要调用多个Windows API函数实现。基本方法是首先获取当前与主机连接的所有HID 设备信息的集合，然后逐一枚举集合中的各设备，并比较VID.PID 和PVN 值。当三项属性值都与Wave Panel 相等时表示已经找到，调用CreateFile（）将该Wave Panel 打开，并保存Wave Panel 设备句柄。该模块的流程如图1 所示。
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