Microsoft Word - Android智慧型手機無線觸控滑鼠.doc

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青锣贾
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1 Android 智慧型手機無線觸控滑鼠 1 摘要本作品主要是以 ARM Cortex M4 微控制器為基礎, 並藉由智慧型手機的觸控面板及藍芽通訊功能, 實作一 Android 智慧型手機無線觸控滑鼠我們將開發板上之 USB 介面設計為一滑鼠裝置, 並藉由外加的藍芽晶片模組接收智慧型手機上的藍芽訊號, 經由 USB 將此訊號轉為滑鼠訊號傳至個人電腦, 而使用者就可以經由智慧型手機上之觸控面板操作個人電腦上的滑鼠功能圖 1 作品圖

2 2 作品功能與實用性 2.1 簡介在一般觀念中, 滑鼠都是在桌面上使用的, 而長期在桌面上使用滑鼠, 可能有網球肘或高爾夫球肘等症候群的產生, 有時候也有接線長短上之問題我們以此作為靈感的來源, 想讓滑鼠不再是只能在桌面上使用, 並考慮到其操作便利性, 決定使用目前相當普遍的 Android 智慧型手機作為滑鼠操作介面無線滑鼠這項技術, 比起傳統的滑鼠, 使用起來較為便利, 使用者只要將接收器插到個人電腦上的 USB, 在將無線滑鼠裝入電池, 就可以使用了, 可以解決滑鼠接線長度的問題市面上的無線滑鼠, 以傳輸方式可分為三類 : 紅外線 RF 無線電及藍芽, 其中紅外線傳輸方式最為令人詬病, 其接收器必須與無線滑鼠對準才能使用, 而 RF 無線電在傳輸距離上, 有效範圍為 2~3 公尺左右, 藍芽無線滑鼠的話傳輸距離可達 10 公尺以上, 但是價格上也是最為昂貴的, 紅外線 RF 無線電及藍芽三種無線滑鼠之比較如表一, 就此表言, 紅外線傳輸方式, 是最不可靠的, 在接收訊號時, 接收器和發送端之前要事有明顯的障礙物, 很有可能就會影響到訊號的傳遞, 而紅外線的最大缺點就在於每次的連接都必須注意方向與角度, 使得使用起來較為不人性化就無線網路而言, 一個典型的無線路由器使用 b 或 g 與儲蓄天線在無任何障礙物下可覆蓋範圍可直達 : 室內 -50 平方米 (538 英尺 )/ 室外 -140 平方米 (1,500 英尺 ) 在 n 可以超過這個範圍兩倍的距離其範圍也隨頻率的波段調整 Wi-Fi 在 2.4 GHz 的頻率範圍塊稍微好比 Wi-Fi 在 5 GHz 的頻率塊好 Wi-Fi 的設置至少需要一個 Access Point (ap) 和一個或一個以上的 client(hi) AP 每 100ms 將 SSID(Service Set Identifier) 經由 beacons( 信號台 ) 封包廣播一次,beacons 封包的傳輸速率是 1 Mbit/s, 並且長度相當的短雖然很多的學校社區都有提供熱點無線上網, 但是訊號品質不穩, 也是 Wi-Fi 的一個隱憂就上述所言, 我們決定使用傳輸距離以及傳輸速度較為優秀的藍芽, 作為我

3 們訊號傳輸裝置, 在此我們所採用晶片是屬於藍芽 2.0+EDR 的系統, 相對於 1.2 的版本, 傳輸速度更加的快速且能抵抗雜訊的干擾在 2010 年 2 月, 滑鼠大廠羅技推出 Touch Mouse 一個免費的 APP, 這個 APP 主要功能是讓智慧型手機 (ipod touch / iphone) 透過 Wi-Fi 的方式來模擬滑鼠及鍵盤的功能, 雖然功能強大, 但是必須藉由 Wi-Fi 與網路連線的方式, 使用上就較為不方便, 反觀本作品使用藍芽的方式, 可以使手機滑鼠更加地便於使用表一紅外線無線網路藍芽之比較項目應用頻寬電力優點缺點藍芽無線手機 1.2 版 1Mib/s 運作時約 45 毫安免持操作使用較高耗無線同步 2.0 版 3Mib/s 培閒置合連接時點對點電量約 15 毫安培紅外線 POS 交易 1~16Mbit/s 傳輸時約 100 毫安便利省電傳輸距離較個人資料傳培待機時約 100 短, 且需要輸微安培看角度 Wi-Fi 高速 B/W 網 a 為 54 接收時約 90 毫安仿效家庭與使用較高耗際網路連 Mb/s 以上, 培傳輸時約辦公室更具電量, 需要接網路電 b 為 125~190 毫安培成本效益的 AP, 否則無話 11Mib/s 以上語音與數據法連線傳輸我們所使用的藍芽晶片模組是屬於 2.0+EDR, 而藍芽 2.0+EDR 擁有比之前的版本更加優秀的地方為 :(1) 加入了非跳躍窄頻通道 (Non-hopping narrowband channel) (2) 因為不需要與每個裝置交換應答訊號, 這種通道可以用來將各種

4 器件的藍牙服務概要同時廣播到巨量的藍牙器件應答訊號交換過程當前需要大約一秒更高的連線速度 ( 實際測試速度為 72KB/s=576Kbps) (3) 支援多種速度以下介紹所使用的藍芽晶片模組的規格 : 圖 1 藍芽晶片模組圖 2 藍芽模組基本規格圖 3 藍芽模組接線電路圖 2.2 功能性與實用性我們以簡單的構想, 讓滑鼠不在侷限於桌面上使用, 再藉由現在幾乎人手一機的智慧型手機, 並且使用較為方便的藍芽傳輸 ; 以藍芽晶片模組作為傳輸的裝

5 置, 再將開發板設計為一 USB 滑鼠裝置並可傳輸藍芽訊息, 再連接至個人電腦, 便可使智慧型手機搖身一變成為無線觸控滑鼠, 如此在手機之觸控螢幕上的滑鼠操作便可反應到個人電腦上, 以下是系統硬體的示意圖 : ) ) ) ( ( ( 藍芽模組 UART ARM 開發板 USB 圖 4 Android 手機滑鼠系統示意圖

3 實作設計在實作方面, 以下就系統硬體軟體以及手機軟體來分別說明 3.1 系統硬體之設計系統硬體主要由 ARM 開發板與藍芽模組所組成,ARM 開發板主要為 TI Cortex M4 LM4F232 微控制器 3 軸加速度計晶片與 OLED 顯示模組所組成, 微控制器上有 USB 介面, 藍芽模組與 ARM 開發板之介面為 UART, 系統硬體如圖 5 所示圖 5 系統硬體 3.

6 3 實作設計在實作方面, 以下就系統硬體軟體以及手機軟體來分別說明 3.1 系統硬體之設計系統硬體主要由 ARM 開發板與藍芽模組所組成,ARM 開發板主要為 TI Cortex M4 LM4F232 微控制器 3 軸加速度計晶片與 OLED 顯示模組所組成, 微控制器上有 USB 介面, 藍芽模組與 ARM 開發板之介面為 UART, 系統硬體如圖 5 所示圖 5 系統硬體 3.2 系統軟體首先須設計 USB Mouse 的程式, 此程式分為三部分 :(1) USB 描述元之撰寫 (2) USB 底層資料解析 (3) USB 應用層資料傳輸, 當 (1) (2) 完成時便可以讓電腦判斷 ARM 開發板為滑鼠裝置, 如圖 6 所示, 而 (3) 部分之程式則與藍芽程式相關, 而藍芽程式方面, 主要為 UART 傳輸程式, 當接收到由手機藍芽傳來之資料時, UART 會收到此資料, 再經 UART 之解讀程式, 即可將此資料轉為滑鼠信號系統軟體之架構如圖 7 所示

7 圖 6 電腦判斷開發板為 USB Mouse 裝置 UART 傳輸資料解讀 USB 滑鼠程式 OLED 顯示圖 7 系統軟體架構 3.2 手機軟體此軟體可分為操作介面程式觸控事件程式藍芽傳輸程式等如圖 8 所示圖形操作介面 Touch 事件藍芽傳輸操作介面設計圖 8 手機軟體架構

8 一個好的產品, 介面對使用者而言可說是相當的重要, 我們使用簡潔易懂的介面, 透過大家所熟悉的手機觸控, 讓使用者操作滑鼠起來更加地容易上手以下系列的圖為使用者操作步驟圖 9(a) 執行程式圖 9(b) 藍芽尚未開啟圖 9(c) 在手機上按滑鼠左鍵圖 9(d) 在手機上移動滑鼠觸控程式此部分程式主要讀取手機之觸控事件, 將其觸控訊息轉為滑鼠訊息並傳送到藍芽程式, 經由藍芽程式封裝成藍芽訊息包藍芽程式此部分程式分為藍芽裝置管理藍芽裝置連接藍芽資料傳收等, 藍芽裝置管理副程式負責監看手機藍芽開關狀態, 藍芽裝置連接副程式負責與外部藍芽裝置連接與監控連接之狀態, 藍芽資料傳收副程式則負責將手機資料進行封裝解封裝

與傳送接收 3.3 系統操作流程使用步驟如下 : Step1: 將開發板接到個人電腦的 USB 端, Step2 : 在手機上安裝我們自行設計的 AndroidMouse.apk 檔並執行 Step3: 手機開啟藍芽功能, 並且搜尋配對到開發板上的藍芽模組 Step4: 配對成功後, 執行連線作業 ; 就可以在手機畫面上執行滑鼠的功能了 3.

9 與傳送接收 3.3 系統操作流程使用步驟如下 : Step1: 將開發板接到個人電腦的 USB 端, Step2 : 在手機上安裝我們自行設計的 AndroidMouse.apk 檔並執行 Step3: 手機開啟藍芽功能, 並且搜尋配對到開發板上的藍芽模組 Step4: 配對成功後, 執行連線作業 ; 就可以在手機畫面上執行滑鼠的功能了 3.4 與其他手機遙控滑鼠軟體之比較 (1) Mobile Control 很早前就有利用藍芽控制滑鼠的程式, 當時還沒有智慧型手機, 所以必須用手機上的藍芽功能做為傳輸用, 當然電腦要有藍芽接收器才可以運用移動滑鼠必須使用手機上的數字鍵來控制 :(4 = 左,6 = 右,8 = 下,2 = 上 ) 用起來非常不順手 (2) RemoteDroid 這套軟體跟我們的軟體最為相像, 程式部分都是用 android 所寫成, 不同的是, 它使用 Wi-Fi 無線網路作為傳送訊號的橋樑, 但是如果沒網路就無法使用, 與藍芽傳輸各有利弊控制方式為 : 使用智慧型手機上的觸控螢幕, 左下角方格為左鍵, 右下角方格為右鍵, 上面方格為滑鼠移動區, 不同於藍芽控制的地方是, 手在上面方格內滑動, 滑鼠即可動作

10 4 結論 4.1 未來延伸性在我們的作品中, 我們的藍芽晶片是屬於 2.0+EDR 的版本, 相對於 2.1+EDR 3.0 及 4.0 的版本, 我們在藍芽模組上尚有改進的空間而在程式的設計上, 我們的滑鼠功能操作上, 尚缺少拖曳滑鼠滾輪的功能, 在也是我們未來可以在進步的地方 4.2 總結我們利用 ARM 開發板與藍芽模組, 設計出一套可由 Android 智慧型手機控制具有藍芽傳輸功能的無線滑鼠主要的特色有 3 項 : 1 以藍芽作為傳輸, 其速度更加的迅速 ; 比起 Wi-Fi 更加的便利 2 與智慧型手機結合, 不僅方便, 也不會有網球肘的產生 3 滑鼠的操作不再侷限在桌上, 可以隨心所欲的使用 5 參考文獻 B%9C

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