基于树莓派rp2040实现控制电脑鼠标和LCD鼠标

内容介绍

1、项目介绍：

能控制LCD和电脑界面的‘鼠标’：

（1）利用板上的四向摇杆和按键设计一款‘鼠标’。

（2）在240*240的LCD屏幕内可以通过该鼠标进行菜单选择和参数控制。

（3）通过USB端口可以控制PC屏幕的光标移动和点击操作，行使电脑鼠标的功能。

2、设计思路：

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主要设计思路为把所有功能集成到菜单中，在树莓派上显示，并用树莓派控制，在树莓派上可以进行控制设备的切换，从而实现控制电脑鼠标或者是树莓派上的LCD鼠标。在树莓派上的显示界面，可以进行菜单选择和参数调节。

对于LCD鼠标，实现思路是在屏幕上显示一个大小为20*20的鼠标图片，当移动鼠标时，改变图片的显示坐标，在新的坐标下重新显示即可。当需要进行参数调节时，此时获取图片坐标，而屏幕上会显示可调节的参数，以选项菜单的形式展示，各选项会占据一定的空间，此时比较坐标在哪个区域来确定选择哪个菜单，进而改变参数。

对于电脑鼠标控制，在uf2文件中内置usb_hid固件，树莓派需要刷入工程文件中的uf2文件，此时可通过调用usb_hid中的一些函数即可实现电脑鼠标的控制。

3、硬件介绍：

使用树莓派RP2040

采用树莓派Pico核心芯片RP2040：
- 双核Arm Cortex M0+内核，可以运行到133MHz
- 264KB内存
- 性能强大、高度灵活的可编程IO可用于高速数字接口
- 片内温度传感器、并支持外部4路模拟信号输入，内部ADC采样率高达500Ksps、12位精度
- 支持MicroPython、C、C++编程
板上功能：
- 240*240分辨率的彩色IPS LCD，SPI接口，控制器为ST7789
- 四向摇杆 + 2个轻触按键 + 一个三轴姿态传感器MMA7660用做输入控制
- 一个红外接收管 + 一个红外发射管
- 一个三轴姿态传感器MMA7660
- 一个蜂鸣器
- 双排16Pin连接器，有SPI、I2C以及2路模拟信号输入
- USB Type C连接器用于供电、程序下载

4、实现功能：

LCD鼠标：在树莓派lcd屏幕上显示一个图形化的鼠标形状，并能通过摇杆实现鼠标移动，从而进行菜单选择。

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菜单选择：程序最开始显示主菜单，最上方显示当前的菜单名称，最下方为当前的控制设备，主菜单上有两个选项，分别为mode和speed，移动鼠标，当鼠标移动到一个选项上时会高亮显示该选项，表示鼠标已选择，可按A键进入该选项的菜单，在子菜单界面中按B键返回主菜单。

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参数调节：在主菜单界面上显示两个可调参数，移动鼠标到要调节的参数选项上，使其高亮显示，然后按A键进入该选项的子菜单界面。

mode选项为选择树莓派控制对象，RP为树莓派鼠标，PC为电脑鼠标，在主菜单最下方显示当前的控制设备，树莓派同时只能控制一个设备，当控制电脑鼠标时，长按select键可重新进入mode菜单，重新选择控制设备。

speed选项为调节鼠标的移动速度，改变速度时会同时改变电脑鼠标速度和树莓派鼠标速度，有两个备选速度可选择，快速和慢速，鼠标速度默认为slow。

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控制电脑鼠标：需要先进入电脑模式，此时主菜单最下面会显示为PC，移动摇杆可以控制电脑鼠标移动，A按钮为鼠标右键，B按钮为鼠标左键，start按键为鼠标滚轮向上，select为鼠标滚轮向下，长按select键可进入mode子菜单，此时可以重新选择控制设备。

5、代码解释：

程序主要由四个文件组成：main.py、display.py、hid.py和joystick.py

display.py中以函数形式定义了所有菜单界面和显示方式

以主菜单为例，用一个函数来定义主菜单的样式，函数参数为控制选项是否高亮显示。

def mainmenu(highlight):
    display.text(font2, "MENU", 85, 0, st7789.BLACK, st7789.WHITE)
    display.text(font1, "CurrentMode:", 10, 200, st7789.BLACK, st7789.WHITE)
    display.hline(0, 41, 240, st7789.BLACK)
    display.hline(0, 81, 240, st7789.BLACK)
    display.hline(0, 121, 240, st7789.BLACK)
    if highlight == 1:
        display.fill_rect(65, 42, 175, 38, st7789.CYAN)
        display.text(font2, "Mode", 1, 45, st7789.BLACK, st7789.CYAN)
    else:
        display.fill_rect(65, 42, 175, 38, st7789.WHITE)
        display.text(font2, "Mode", 1, 45, st7789.BLACK, st7789.WHITE)
    if highlight == 2:
        display.fill_rect(80, 82, 160, 38, st7789.CYAN)
        display.text(font2, "Speed", 1, 85, st7789.BLACK, st7789.CYAN)
    else:
        display.fill_rect(80, 82, 160, 38, st7789.WHITE)
        display.text(font2, "Speed", 1, 85, st7789.BLACK, st7789.WHITE)

在主程序（main.py）中通过调用showback函数来显示各种菜单，通过提供backmode参数来选择在屏幕上要显示哪个菜单。

def showback(backmode, highlight):
    if backmode == 'main':
        display.text(font2, mode, 110, 185, st7789.BLACK, st7789.WHITE)
        mainmenu(highlight)
    if backmode == 'mode':
        modemenu(highlight)
    if backmode == 'speed':
        speedmenu(highlight)

joystick.py是用来读取树莓派上的摇杆和按钮。

get_xy函数用来获取摇杆的移动方向，通过读取adc的值并与摇杆静止时的值进行比较，来确定摇杆的移动方向，函数返回两个整数，正数表示正方向，负数表示负方向。

def get_xy():
    x=0
    y=0
    xValue1 = 31900
    yValue1 = 32500
    utime.sleep(0.01)
    xValue2 = xAxis.read_u16()
    yValue2 = yAxis.read_u16()
    if xValue2-xValue1>2000:
        x=1
    if xValue2-xValue1<-2000:
        x=-1
    if yValue2-yValue1>2000:
        y=1
    if yValue2-yValue1<-2000:
        y=-1
    return y, x

get_button函数用来获取按键是否被按下，当某按键被按下时返回0，否则返回1

def get_button():
    utime.sleep(0.01)
    return buttonA.value(), buttonB.value(), buttonSelect.value(), buttonStart.value()

hid.py用于控制电脑鼠标，该文件定义了一个类，该类中有所有控制电脑鼠标的方法

main.py为树莓派执行的文件，程序的核心。程序运行流程为在while循环中不断获取树莓派摇杆和按键的状态，然后通过if语句执行相应的操作。

获取摇杆和按钮值

    x_, y_ = get_xy()
    a, b, select, start = get_button()

根据摇杆的移动方向确定鼠标的移动方向，mode参数来判断当前的控制设备，当树莓派上的鼠标移动时，会先清除上一时刻的鼠标，然后重新显示菜单和新的鼠标。鼠标是以图片的形式显示的，因此当鼠标移动时，只需改变图片的显示坐标即可，而每次坐标改变的幅度就是鼠标的移动速度。

 if x_>0:
        if mode=='RP':
            display.blit_buffer(buffer_white, x, y, w, h)
            x += dx
            if x>220:
                x=220
            highlight = check()
            showback(backmode, highlight)
            display.blit_buffer(buffer_mouse, x, y, w, h)
        if mode=='PC':
            pcmouse.move(pcdx, 0, 0, 0)

6、建议

当前树莓派LCD屏幕上显示的鼠标是一个鼠标图片，在非白背景上会显示出整个图片，使得鼠标不美观，因此需要改变鼠标的显示方式。

鼠标移动时，屏幕刷新太慢，鼠标闪烁严重，因此需提高刷新率，使得鼠标移动更流畅。