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[进阶] PVD(Physical Virtual Device) :绝对值鼠标设计

我们通常使用的鼠标发送的都是相对坐标，比如：输出X=100,Y=200，意思是通知系统将鼠标从目前的位置移动(100,200)个单位。此外，Windows 还有一个鼠标优化机制，比如，你的鼠标输出范围是 +/- 127, 如果你的屏幕宽度是 1920，经过优化之后无需滑动 1920/127 次才能将鼠标指针从最左边移动到最右边。

这次带来的PVD(Physical Virtual Device)是一款绝对值鼠标，它模拟了一个绝对值鼠标，能够将从USB串口输入的数据转化为绝对值鼠标数据发送出来。这样，可以方便的实现鼠标点击屏幕上的任意位置。

硬件部分使用和上一次设计相同【参考1】，核心是 WCH出品的 CH554e单片机。

代码是Arduino 来实现的，屏幕左上角是(0,0), 输出坐标为 0-32767。实践表明：送出来的数据和屏幕分辨率存在定比例关系。比如，在1920*1024屏幕上，如果想让鼠标移动到(300, 200)的位置，那么需要设备输出(300/1920*32768, 200/1024 *32768)这样的数据。

主程序代码如下：

#ifndef USER_USB_RAM
#error "This example needs to be compiled with a USER USB setting"
#endif

#include <WS2812.h>
#include "src/CdcHidCombo/USBCDC.h"
#include "src/CdcHidCombo/USBHIDKeyboardMouse.h"

#define NUM_LEDS 1
#define COLOR_PER_LEDS 3
#define NUM_BYTES (NUM_LEDS*COLOR_PER_LEDS)

__xdata uint8_t ledData[NUM_BYTES];

#define  KeyboardReportID  0x01
#define  rMouseReportID    0x02
#define  aMouseReportID    0x03
#define  OnBoardLED        0x04

// Data format
// Keyboard(Total 9 bytes)： 01(ReportID 01) + Keyboard data (8 Bytes)
// Mouse(Total 5 bytes)： 02(ReportID 02) + Mouse Data (4 Bytes)
uint8_t recvStr[9];
uint8_t recvStrPtr = 0;
unsigned long Elsp;

void setup() {
  USBInit();
  Serial0_begin(115200);
  delay(1000);
  Serial0_print("start");
  Elsp=0;
}

void loop() {
  while (USBSerial_available()) {
    uint8_t serialChar = USBSerial_read();
    recvStr[recvStrPtr++] = serialChar;
    if (recvStrPtr == 10) {
      for (uint8_t i = 0; i < 9; i++) {
        Serial0_write(recvStr[i]);
      }      
      if (recvStr[0] == KeyboardReportID) { // Keyboard
        USB_EP3_send(recvStr, 9);
      }
      if (recvStr[0] == rMouseReportID) {
        USB_EP3_send(recvStr, 5); // Relative Mouse
      }
      if (recvStr[0] == aMouseReportID) {
        USB_EP3_send(recvStr, 7); // Absolute Mouse
      }      
      if (recvStr[0] == OnBoardLED) {
        set_pixel_for_GRB_LED(ledData, 0, recvStr[1], recvStr[2], recvStr[3]); 
        neopixel_show_P1_5(ledData, NUM_BYTES);  
      }



      recvStrPtr = 0;
    }
    Elsp=millis();
  }
  // If there is no data in 100ms, clear the receive buffer
  if (millis()-Elsp>100) {
      recvStrPtr = 0;
      Elsp=millis();
    }
}
复制代码

如果USB CDC 收到以 aMouseReportID起始的9个字节，那么会将数据直接转到绝对值鼠标端点然后发送给主机。

VS2019 编写一个上位机程序进行测试，代码如下：

// CDC_vKBMSTest.cpp : This file contains the 'main' function. Program execution begins and ends there.
//

#include <windows.h>
#include <SetupAPI.h>
#include <tchar.h>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <atlstr.h>

#pragma comment(lib, "Setupapi.lib")

#define MY_USB_PID_VID        _T("VID_1209&PID_C55C")
#define SCREENWIDTH 1920
#define SCREENHEIGHT 1200
int Port;

class ComPortException : public std::exception {
public:
        ComPortException(DWORD errorCode) : errorCode(errorCode) {}

        DWORD getErrorCode() const {
                return errorCode;
        }

private:
        DWORD errorCode;
};

// 对串口portName 发送数据
// 无法打开串口返回 1
// 无法设置串口参数 2
void SendToComPort(const int port, const char* data) {
        int Result = 0;
        HANDLE hCom = INVALID_HANDLE_VALUE;
        TCHAR portName[10]; // 用于存储 "COMp" 字符串

// 将整数 p 转换为 "COMp" 字符串
#ifdef UNICODE
        swprintf(portName, 10, _T("\\\\.\\COM%d"), port);
#else
        sprintf(portName, "COM%d", port);
#endif
        try {
                // 打开串口
                hCom = CreateFile(portName,
                        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
                        0,
                        NULL,
                        OPEN_EXISTING,
                        0,
                        NULL);

                if (hCom == INVALID_HANDLE_VALUE) {
                        throw ComPortException(GetLastError());
                }

                // 设置串口参数
                DCB dcb;
                SecureZeroMemory(&dcb, sizeof(DCB));
                dcb.DCBlength = sizeof(DCB);

                if (!GetCommState(hCom, &dcb)) {
                        throw ComPortException(GetLastError());
                }

                dcb.BaudRate = CBR_115200;  // 波特率
                dcb.ByteSize = 8;         // 数据位
                dcb.StopBits = ONESTOPBIT; // 停止位
                dcb.Parity = NOPARITY;    // 校验位

                if (!SetCommState(hCom, &dcb)) {
                        throw ComPortException(GetLastError());
                }

                // 设置超时参数
                COMMTIMEOUTS timeouts;
                timeouts.ReadIntervalTimeout = 50;
                timeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 50;
                timeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 10;
                timeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 50;
                timeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 10;

                if (!SetCommTimeouts(hCom, &timeouts)) {
                        throw ComPortException(GetLastError());
                }

                // 发送数据
                DWORD bytesWritten;
                if (!WriteFile(hCom, data, 10, &bytesWritten, NULL)) {
                        std::cerr << "Failed to write to COM port." << std::endl;
                }
                else {
                        std::cout << "Successfully sent data to COM port: [" << port << "]" << std::endl;
                }

                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        printf("%02x ", data[i]&0xFF);
                }
                printf("\n");
                // 关闭串口
                if (hCom != INVALID_HANDLE_VALUE) {
                        CloseHandle(hCom);
                }
        }
        catch (const ComPortException& ex) {
                std::cerr << "Error: " << ex.getErrorCode() << std::endl;
                if (hCom != INVALID_HANDLE_VALUE) {
                        CloseHandle(hCom);
                }
        }

}

/************************************************************************/
/* 根据USB描述信息字符串中读取
/************************************************************************/
int MTGetPortFromVidPid(CString strVidPid)
{
        // 获取当前系统所有使用的设备
        int                                        nPort = -1;
        int                                        nStart = -1;
        int                                        nEnd = -1;
        int                                        i = 0;
        CString                                strTemp, strName;
        DWORD                                dwFlag = (DIGCF_ALLCLASSES | DIGCF_PRESENT);
        HDEVINFO                        hDevInfo = INVALID_HANDLE_VALUE;
        SP_DEVINFO_DATA                sDevInfoData;
        TCHAR                                szDis[2048] = { 0x00 };// 存储设备实例ID
        TCHAR                                szFN[MAX_PATH] = { 0x00 };// 存储设备实例属性
        DWORD                                nSize = 0;

        // 准备遍历所有设备查找USB
        hDevInfo = SetupDiGetClassDevs(NULL, L"USB", NULL, dwFlag);
        if (INVALID_HANDLE_VALUE == hDevInfo)
                goto STEP_END;

        // 开始遍历所有设备
        memset(&sDevInfoData, 0x00, sizeof(SP_DEVICE_INTERFACE_DATA));
        sDevInfoData.cbSize = sizeof(SP_DEVINFO_DATA);
        for (i = 0; SetupDiEnumDeviceInfo(hDevInfo, i, &sDevInfoData); i++)
        {
                nSize = 0;

                // 无效设备
                if (!SetupDiGetDeviceInstanceId(hDevInfo, &sDevInfoData, szDis, sizeof(szDis), &nSize))
                        goto STEP_END;

                // 根据设备信息寻找VID PID一致的设备
                strTemp.Format(_T("%s"), szDis);
                strTemp.MakeUpper();
                if (strTemp.Find(strVidPid, 0) == -1)
                        continue;

                // 查找设备属性
                nSize = 0;
                SetupDiGetDeviceRegistryProperty(hDevInfo, &sDevInfoData,
                        SPDRP_FRIENDLYNAME,
                        0, (PBYTE)szFN,
                        sizeof(szFN),
                        &nSize);

                // "XXX Virtual Com Port (COM7)"
                strName.Format(_T("%s"), szFN);
                _tprintf(_T("%s"), szFN);
                if (strName.IsEmpty())
                        //goto STEP_END;
                        continue;

                // 寻找串口信息
                nStart = strName.Find(_T("(COM"), 0);
                nEnd = strName.Find(_T(")"), 0);
                if (nStart == -1 || nEnd == -1)
                        //goto STEP_END;
                        continue;

                strTemp = strName.Mid(nStart + 4, nEnd - nStart - 4);
                nPort = _ttoi(strTemp);

        }
STEP_END:

        // 关闭设备信息集句柄
        if (hDevInfo != INVALID_HANDLE_VALUE)
        {
                SetupDiDestroyDeviceInfoList(hDevInfo);
                hDevInfo = INVALID_HANDLE_VALUE;
        }

        return nPort;
}

int ScreenX2Abs(int X) {
        return (X* 32768 / SCREENWIDTH);
}
int ScreenY2Abs(int Y) {
        return (Y  * 32768 / SCREENHEIGHT);
}

void ChangeColor(
        int X,
        int Y
) {
        char Data[10];

        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(X) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(X) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(Y) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(Y) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);
        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 0; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(X) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(X) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(Y) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(Y) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);
}

void LedColor(
        int Color
) {
        char Data[10];

        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 4; // LED
        Data[1] = Color&0xFF; // 点击
        Data[2] = (Color>>8) & 0xFFF;
        Data[3] = (Color >>16) & 0xFF;

        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
}

void DrawRect(
        int StartX,
        int StartY,
        int Width,
        int Height,
        int Dx,
        int Dy
) {
        char Data[10];

        //从左到右横线
        //line(StartX, StartY, StartX + Width, StartY);
        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX+Width) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX+Width) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 0; // 抬起
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Width) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Width) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        //从上到下，竖线
        //line(StartX + Width, StartY,StartX+Width,StartY+Height);
        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX+Width) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Width) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Width) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Width) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY+Height) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY+Height) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 0; // 抬起
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Width) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Width) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY + Height) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY + Height) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        //从右到左，横线
        //line(StartX + Width, StartY + Height,StartX+Dx,StartY+Height);
        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Width) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Width) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY+Height) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY+Height) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Dx) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Dx) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY + Height) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY + Height) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 0; // 抬起
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Dx) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Dx) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY + Height) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY + Height) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        //从下到上竖线
        //line(StartX + Dx, StartY + Height, StartX + Dx, StartY + Dy);
        memset(Data, 0, sizeof(Data));
        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Dx) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Dx) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY + Height) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY + Height) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 1; // 点击
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Dx) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Dx) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY + Dy) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY + Dy) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);

        Data[0] = 3; // 绝对值鼠标
        Data[1] = 0; // 抬起
        Data[2] = ScreenX2Abs(StartX + Dx) & 0xFF;
        Data[3] = (ScreenX2Abs(StartX + Dx) >> 8) & 0xFF;
        Data[4] = ScreenY2Abs(StartY + Dy) & 0xFF;
        Data[5] = (ScreenY2Abs(StartY + Dy) >> 8) & 0xFF;
        SendToComPort(Port, (char*)&Data);
        Sleep(100);
}

int main()
{

        printf("%d[%x]  %d[%x]\n", ScreenX2Abs(100), ScreenX2Abs(100), ScreenY2Abs(300), ScreenY2Abs(300));
        printf("Virutal KB MS Test\n");
        Port = MTGetPortFromVidPid(MY_USB_PID_VID);
        if (Port == -1) {
                printf("No device is found\n");
                goto EndProgram;
        }
        else {
                printf("Found COM%d\n",Port);
        }
        Sleep(5000);
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
                DrawRect(100+20*i, 300+20*i, SCREENWIDTH - 200-20*i*2, SCREENHEIGHT - 500-20*i*2, 20, 20);
                if ((i % 3) == 0) {
                        LedColor(0x01);
                }
                if ((i % 3) == 1) {
                        LedColor(0x0100);
                }
                if ((i % 3) == 2) {
                        LedColor(0x010000);
                }
        }
        
        ChangeColor(1329,125);
        for (int i = 8; i < 18; i++) {
                DrawRect(100 + 20 * i, 300 + 20 * i, SCREENWIDTH - 200 - 20 * i * 2, SCREENHEIGHT - 500 - 20 * i * 2, 20, 20);
                if ((i % 3) == 0) {
                        LedColor(0x01);
                }
                if ((i % 3) == 1) {
                        LedColor(0x0100);
                }
                if ((i % 3) == 2) {
                        LedColor(0x010000);
                }
        }


EndProgram:
        printf("End\n");
        getchar();
}
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