U2B: USB键盘转蓝牙键盘的设备【已经完成】-Arduino中文社区

Zoologist 发表于 2015-9-7 13:29

U2B: USB键盘转蓝牙键盘的设备【已经完成】

参赛项目：
USB 键盘对蓝牙键盘转换器

参赛组员：
2人
Zoologist -普通程序员， Arduino 爱好者，负责代码编写调试Yana -艺术工作者，负责产品美化

项目简介：
很多时候，我们更希望用无线的方式来使用键盘，但是通常喜欢的键盘都没有蓝牙版本的，反之蓝牙版本的键盘手感好的太贵。
因此，这里我使用 Arduino 来完成 USB键盘对蓝牙的转换，做一个转换模块。

预计完成时间：
预计9月下旬完成

团队照片：

无

Zoologist 发表于 2015-9-15 22:22

原型已经完成，在笔记本和IPAD上都测试OK
资料正在整理中，后面会放出详细的指南

Zoologist 发表于 2015-9-17 09:30

本帖最后由 Zoologist 于 2015-9-17 13:19 编辑

本文介绍如何使用 Arduino打造一个设备，能够将你的USB键盘转化为蓝牙键盘。
键盘可以算作PC上最古老的设备了，他的出现使得人类可以用非常简单的方法与电脑进行交互。同样的，由于各种历史原因，键盘也是PC上最复杂，兼容性问题最多的设备之一（类似的还有硬盘，不过从IDE到SATA的进化过程中，标准明确，兼容性问题少多了）。
网上流传着一篇DIY USB键盘转换为无线的文章，非常不幸的是，那篇文章是错误的，很明显的错误是作者认为键盘是单向传输，而实际上传输是双向的。比如，USB每次通讯都需要HOST和SLAVE的参与，即便是PS2键盘的通讯也同样如此。此外，大小写键之类切换是主机端进行控制的。
硬件部分Arduino UNO , USB Host Shield 和 HID 蓝牙芯片。强调一下这里使用的是 HID 蓝牙芯片，并非普通的蓝牙串口透传芯片。关于这个模块可以参考我在【参考1】中的实验。
硬件连接很简单，USB HOST Shield插在 Arduino上，然后VCC/GND/TX/RX将Arduino 和 HID蓝牙模块连接在一起。

原理：首先，为了通用性和编程简单，我们用USB HOST发送命令把键盘切换到Boot Protocol 模式下。这样即使不同的键盘，每次发出来的数据也都是统一的格式。然后，我们直接读取缓冲数据就可以解析出按键信息了。最后，将取下来的按键信息（ScanCode）按照HID蓝牙模块的格式要求通过串口送到模块上，主机端就收到了。

上述连接就可以正常工作了，但是为了美观和提高可靠性，我找到之前买的一个面包板Shield。

插好之后就是这样

/* MAX3421E USB Host controller LCD/keyboard demonstration */
//#include <Spi.h>
#include "Max3421e.h"
#include "Usb.h"

/* keyboard data taken from configuration descriptor */
#define KBD_ADDR    1
#define KBD_EP       1
#define KBD_IF       0
#define EP_MAXPKTSIZE 8
#define EP_POLL       0x0a
/**/
//******************************************************************************
//macros to identify special charaters(other than Digits and Alphabets)
//******************************************************************************
#define BANG    (0x1E)
#define AT       (0x1F)
#define POUND    (0x20)
#define DOLLAR    (0x21)
#define PERCENT (0x22)
#define CAP       (0x23)
#define AND       (0x24)
#define STAR    (0x25)
#define OPENBKT (0x26)
#define CLOSEBKT (0x27)

#define RETURN    (0x28)
#define ESCAPE    (0x29)
#define BACKSPACE (0x2A)
#define TAB       (0x2B)
#define SPACE    (0x2C)
#define HYPHEN    (0x2D)
#define EQUAL    (0x2E)
#define SQBKTOPEN (0x2F)
#define SQBKTCLOSE(0x30)
#define BACKSLASH (0x31)
#define SEMICOLON (0x33)
#define INVCOMMA (0x34)
#define TILDE    (0x35)
#define COMMA    (0x36)
#define PERIOD    (0x37)
#define FRONTSLASH(0x38)
#define DELETE    (0x4c)
/**/
/* Modifier masks. One for both modifiers */
#define SHIFT    0x22
#define CTRL    0x11
#define ALT       0x44
#define GUI       0x88
/**/
/* "Sticky keys */
#define CAPSLOCK (0x39)
#define NUMLOCK (0x53)
#define SCROLLLOCK(0x47)
/* Sticky keys output report bitmasks */
#define bmNUMLOCK    0x01
#define bmCAPSLOCK    0x02
#define bmSCROLLLOCK 0x04
/**/
EP_RECORD ep_record[ 2 ];//endpoint record structure for the keyboard

char buf[ 8 ] = { 0 };    //keyboard buffer
char old_buf[ 8 ] = { 0 };//last poll
/* Sticky key state */
bool numLock = false;
bool capsLock = false;
bool scrollLock = false;
bool line = false;

void setup();
void loop();

MAX3421E Max;
USB Usb;

void setup() {
Serial.begin( 9600 );
Serial.println("Start");
Max.powerOn();
delay( 200 );
}

void loop() {
Max.Task();
Usb.Task();
if( Usb.getUsbTaskState() == USB_STATE_CONFIGURING ) {//wait for addressing state
   kbd_init();
   Usb.setUsbTaskState( USB_STATE_RUNNING );
}
if( Usb.getUsbTaskState() == USB_STATE_RUNNING ) {//poll the keyboard
   kbd_poll();
}
}
/* Initialize keyboard */
void kbd_init( void )
{
byte rcode = 0;//return code
/**/
/* Initialize data structures */
ep_record[ 0 ] = *( Usb.getDevTableEntry( 0,0 ));//copy endpoint 0 parameters
ep_record[ 1 ].MaxPktSize = EP_MAXPKTSIZE;
ep_record[ 1 ].Interval= EP_POLL;
ep_record[ 1 ].sndToggle = bmSNDTOG0;
ep_record[ 1 ].rcvToggle = bmRCVTOG0;
Usb.setDevTableEntry( 1, ep_record );          //plug kbd.endpoint parameters to devtable
/* Configure device */
rcode = Usb.setConf( KBD_ADDR, 0, 1 );
if( rcode ) {
   Serial.print("Error attempting to configure keyboard. Return code :");
   Serial.println( rcode, HEX );
   while(1);//stop
}
/* Set boot protocol */
rcode = Usb.setProto( KBD_ADDR, 0, 0, 0 );
if( rcode ) {
   Serial.print("Error attempting to configure boot protocol. Return code :");
   Serial.println( rcode, HEX );
   while( 1 );//stop
}
delay(2000);
Serial.println("Keyboard initialized");
}

/* Poll keyboard and print result */
/* buffer starts at position 2, 0 is modifier key state and 1 is irrelevant */
void kbd_poll( void )
{
char i;
boolean samemark=true;
static char leds = 0;
byte rcode = 0; //return code
/* poll keyboard */
rcode = Usb.inTransfer( KBD_ADDR, KBD_EP, 8, buf );
if( rcode != 0 ) {
   return;
}//if ( rcode..

for( i = 2; i < 8; i++ ) {
if( buf[ i ] == 0 ) {//end of non-empty space
   break;
}
   if( buf_compare( buf[ i ] ) == false ) { //if new key
   switch( buf[ i ] ) {
      case CAPSLOCK:
         capsLock =! capsLock;
         leds = ( capsLock ) ? leds |= bmCAPSLOCK : leds &= ~bmCAPSLOCK;    // set or clear bit 1 of LED report byte
         break;
      case NUMLOCK:
         numLock =! numLock;
         leds = ( numLock ) ? leds |= bmNUMLOCK : leds &= ~bmNUMLOCK;       // set or clear bit 0 of LED report byte
         break;
      case SCROLLLOCK:
         scrollLock =! scrollLock;
         leds = ( scrollLock ) ? leds |= bmSCROLLLOCK : leds &= ~bmSCROLLLOCK; // set or clear bit 2 of LED report byte

      Serial.write(0x0c);//BYTE1
      Serial.write(0x00);//BYTE2
      Serial.write(0xA1);//BYTE3
      Serial.write(0x01);//BYTE4
      Serial.write(00);//BYTE5
      Serial.write(0x00);//BYTE6
      Serial.write(0x1e);//BYTE7
      Serial.write(0);//BYTE8
      Serial.write(0);//BYTE9
      Serial.write(0);//BYTE10
      Serial.write(0);//BYTE11
      Serial.write(0);//BYTE12
      delay(500);
      Serial.write(0x0c);//BYTE1
      Serial.write(0x00);//BYTE2
      Serial.write(0xA1);//BYTE3
      Serial.write(0x00);//BYTE4
      Serial.write(0);//BYTE5
      Serial.write(0x00);//BYTE6
      Serial.write(0);//BYTE7
      Serial.write(0);//BYTE8
      Serial.write(0);//BYTE9
      Serial.write(0);//BYTE10
      Serial.write(0);//BYTE11
      Serial.write(0);//BYTE12



         break;
      case DELETE:
         line = false;
         break;
      case RETURN:
         line =! line;
         break;
      //default:
         //Serial.print(HIDtoA( buf[ i ], buf[ 0 ] ));
      //break;
   }//switch( buf[ i ...

   rcode = Usb.setReport( KBD_ADDR, 0, 1, KBD_IF, 0x02, 0, &leds );
   if( rcode ) {
      Serial.print("Set report error: ");
      Serial.println( rcode, HEX );
   }//if( rcode ...
}//if( buf_compare( buf[ i ] ) == false ...
}//for( i = 2...

i=0;
while (i<8)
   {
   if (old_buf!=buf) { i=12; }
   i++;
   }
if (i==13) {
// for (i=0;i<8;i++) {
      //Serial.print(buf[ i ],HEX);
      //Serial.print(']');
//}
// Serial.println(' ');

      Serial.write(0x0c);//BYTE1
      Serial.write(0x00);//BYTE2
      Serial.write(0xA1);//BYTE3
      Serial.write(0x01);//BYTE4
      Serial.write(buf);//BYTE5
      Serial.write(0x00);//BYTE6
      Serial.write(buf);//BYTE7
      Serial.write(buf);//BYTE8
      Serial.write(buf);//BYTE9
      Serial.write(buf);//BYTE10
      Serial.write(buf);//BYTE11
      Serial.write(buf);//BYTE12
}

for( i = 2; i < 8; i++ ) {                //copy new buffer to old
   old_buf[ i ] = buf[ i ];
}
}
/* compare byte against bytes in old buffer */
bool buf_compare( byte data )
{
char i;
for( i = 2; i < 8; i++ ) {
if( old_buf[ i ] == data ) {
return( true );
}
}
return( false );
}

我在处理SCROLLLOCK 键的地方插入了一个测试代码，理论上按下这个键的时候，主机还会收到 1 这个字符，这样是为了测试工作是否正常。我在 x86 台式机上实测过，工作正常；小米4手机上实测过，工作正常；iPad 上是测过，工作也正常。在iPad上工作的视频可以在http://www.tudou.com/programs/view/6AtYX_qa044/?resourceId=414535982_06_02_99
完整代码下载

特别注意：1. 因为我们使用的是最简单的Boot Protocol，所以如果你的键盘上有音量键之类的有可能失效；2. 我不确定是否所有的键盘都会支持 Boot Protocol ，从之前玩USB鼠标的经验来看，确实有可能；3. 供电部分没有经过优化，不知道电力消耗如何，不确定一个充电宝能够工作的时间；参考：1. http://www.lab-z.com/btkeyboard/蓝牙键盘模块的实验

ElecSpark 发表于 2015-9-17 12:02

感谢您参加本次比赛，请参照项目提交要求 http://www.arduino.cn/thread-17410-1-1.html
按时提交项目

ElecSpark 发表于 2015-9-17 12:03

您本帖为报名帖，需新开一个项目贴，张贴二楼的内容。

Zoologist 发表于 2015-9-17 13:06

ElecSpark 发表于 2015-9-17 12:03
您本帖为报名帖，需新开一个项目贴，张贴二楼的内容。

哦了解了

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U2B: USB键盘转蓝牙键盘的设备 【已经完成】

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