【雕爷学编程】Arduino 手册之USB Keyboard（鼠标）-Toy模板网

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什么是Arduino？
Arduino 是一款开源的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种创意的项目。无论你是初学者还是专家，Arduino 都能为你提供无限的可能性。你可以用 Arduino 来控制传感器、灯光、马达、机器人、物联网设备等等，只要你能想到的，Arduino 都能帮你实现。

如果你想了解更多关于 Arduino 的信息，你可以访问 Arduino 的官方网站，那里有丰富的资源和教程供你参考。你也可以加入 Arduino 的社区，和来自世界各地的爱好者、学生、设计师和工程师交流心得和经验。此外，你还可以使用 Arduino 的在线编程工具，在云端编写代码并上传到你的开发板上。

Arduino 是一个不断发展和创新的平台，它有着广泛的应用领域和潜力。这里希望本手册能激发你对 Arduino 的兴趣和热情，让你享受 Arduino 带来的创造力和乐趣。

维基百科的定义
Arduino 是一个开源嵌入式硬件平台，用来供用户制作可交互式的嵌入式项目。此外 Arduino 作为一个开源硬件和开源软件的公司，同时兼有项目和用户社群。该公司负责设计和制造Arduino电路板及相关附件。这些产品按照GNU宽通用公共许可证（LGPL）或GNU通用公共许可证（GPL）许可的开源硬件和软件分发的，Arduino 允许任何人制造 Arduino 板和软件分发。 Arduino 板可以以预装的形式商业销售，也可以作为 DIY 套件购买。

Arduino 2005 年时面世，作为意大利伊夫雷亚地区伊夫雷亚互动设计研究所的学生设计，目的是为新手和专业人员提供一种低成本且简单的方法，以建立使用传感器与环境相互作用的装置。初学者和爱好者可用Arduino制造传感器、简单机器人、恒温器和运动检测器等装置。

Arduino 这个名字来自意大利伊夫雷亚的一家酒吧，该项目的一些创始人过去常常会去这家酒吧。酒吧以伊夫雷亚的 Arduin（Arduin of Ivrea）命名，他是伊夫雷亚边疆伯爵，也是 1002 年至 1014 年期间的意大利国王。

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二十一、Arduino 之 USB Keyboard（鼠标）
Arduino的USB Keyboard（鼠标）是一种利用Arduino的原生USB功能，将其模拟成一个USB键盘或鼠标的方法，可以实现对电脑的控制和输入。Arduino可以通过模拟USB HID（Human Interface Device）协议，将其变成一个USB Keyboard（或鼠标）。这使得Arduino能够模拟键盘或鼠标的输入动作，用于与计算机或其他设备进行交互。它的适用范围主要是在需要用Arduino实现一些特殊的人机交互的情况下，比如制作一个自定义的游戏控制器，一个无线遥控器，一个手势识别设备等。

主要应用场景：
1）自动化控制：通过模拟USB Keyboard（或鼠标），Arduino可以模拟键盘或鼠标的输入动作，从而实现自动化控制。例如，可以编写程序使Arduino模拟键盘按键或鼠标点击，用于自动执行任务、远程控制或自动测试等场景。
2）交互装置：将Arduino配置为USB Keyboard（或鼠标），可以将其用作交互装置。例如，可以通过Arduino模拟键盘输入或鼠标移动，实现与计算机或其他设备的交互。这在游戏控制器、触摸板或其他交互设备的制作中很常见。
3）快捷操作：通过Arduino模拟USB Keyboard（或鼠标），可以实现快捷操作的功能。例如，可以编写程序使Arduino模拟一系列按键组合，用于快速执行特定的操作，如快捷键、快速切换应用程序或模拟复杂的鼠标操作等。

Arduino的USB Keyboard（鼠标）的注意事项有以下几点：
1）Arduino的USB Keyboard（鼠标）只能用于带有原生USB功能的Arduino开发板，如Leonardo, Micro, Due, Zero等。
2）Arduino的USB Keyboard（鼠标）需要使用Keyboard和Mouse库，这两个库需要通过库管理器安装。
3）Arduino的USB Keyboard（鼠标）会接管电脑的键盘和鼠标，所以在使用时要注意不要失去对电脑的控制。
4）Arduino的USB Keyboard（鼠标）可以使用一些特殊的按键代码，如KEY_LEFT_CTRL, KEY_LEFT_ALT, KEY_RETURN等，来实现一些组合键或功能键的输入。
5）USB HID协议：Arduino模拟USB Keyboard（或鼠标）需要遵循USB HID协议。USB HID协议定义了键盘和鼠标的输入格式和通信规范。在编写程序时，需要了解和遵循USB HID协议的相关规范，以确保与计算机或其他设备的兼容性。
6）数据格式和解析：Arduino模拟USB Keyboard（或鼠标）需要正确设置和解析输入数据的格式。键盘输入通常包括按下和释放的键盘按键代码，鼠标输入通常包括鼠标移动的相对坐标、按下和释放的鼠标按钮等信息。在编写程序时，需要正确设置和解析这些数据格式，以模拟相应的键盘或鼠标动作。
7）兼容性和驱动：Arduino模拟USB Keyboard（或鼠标）的兼容性取决于操作系统和设备的驱动程序。在使用Arduino模拟USB Keyboard（或鼠标）时，需要确保目标计算机或设备正确识别和支持Arduino的USB HID设备。有时可能需要安装特定的驱动程序或进行额外的配置。

以下是几个Arduino的USB Keyboard（鼠标）的实际运用程序案例：
案例一：使用Arduino和陀螺仪模块制作一个3D鼠标，可以通过手势控制光标的移动和点击。

#include <Wire.h>
#include <Mouse.h>
#include <MPU6050.h>

MPU6050 mpu; // 创建MPU6050对象
int16_t ax, ay, az; // 存储加速度计数据
int16_t gx, gy, gz; // 存储陀螺仪数据
int buttonPin = 2; // 设置按键引脚

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu.initialize(); // 初始化MPU6050
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 设置按键为输入模式，并启用内部上拉电阻
  Mouse.begin(); // 初始化鼠标库
}

void loop() {
  mpu.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz); // 获取MPU6050数据
  int x = map(gx, -32768, 32767, -10, 10); // 将陀螺仪X轴数据映射到-10到10之间
  int y = map(gy, -32768, 32767, -10, 10); // 将陀螺仪Y轴数据映射到-10到10之间
  Mouse.move(x, y); // 根据陀螺仪数据移动鼠标光标
  int buttonState = digitalRead(buttonPin); // 读取按键状态
  if (buttonState == LOW) { // 如果按键被按下
    Mouse.press(); // 按下鼠标左键
  } else { // 如果按键被松开
    Mouse.release(); // 松开鼠标左键
  }
}

案例二：使用Arduino和红外接收模块接收红外遥控器的信号，并根据不同的按键发送不同的键盘指令。

#include <IRremote.h>
#include <Keyboard.h>

IRrecv irrecv(2); // 设置红外接收引脚
decode_results results; // 存储红外信号

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  irrecv.enableIRIn(); // 启动红外接收模块
  Keyboard.begin(); // 初始化键盘库
}

void loop() {
  if (irrecv.decode(&results)) { // 如果接收到红外信号
    Serial.println(results.value, HEX); // 打印信号值，以十六进制显示
    switch (results.value) { // 根据不同的信号值执行不同的操作
      case 0xFFA25D: // 如果按下“电源”键
        Keyboard.press(KEY_LEFT_CTRL); // 按下Ctrl键
        Keyboard.press('w'); // 按下w键
        Keyboard.releaseAll(); // 松开所有键，相当于执行Ctrl+w，关闭当前窗口
        break;
      case 0xFFE21D: // 如果按下“功能”键
        Keyboard.press(KEY_LEFT_ALT); // 按下Alt键
        Keyboard.press(KEY_TAB); // 按下Tab键
        Keyboard.releaseAll(); // 松开所有键，相当于执行Alt+Tab，切换窗口
        break;
      case 0xFF629D: // 如果按下“静音”键
        Keyboard.press(KEY_LEFT_CTRL); // 按下Ctrl键
        Keyboard.press('m'); // 按下m键
        Keyboard.releaseAll(); // 松开所有键，相当于执行Ctrl+m，静音当前程序
        break;
      case 0xFF22DD: // 如果按下“播放/暂停”键
        Keyboard.press(KEY_LEFT_CTRL); // 按下Ctrl键
        Keyboard.press('p'); // 按下p键
        Keyboard.releaseAll(); // 松开所有键，相当于执行Ctrl+p，播放或暂停当前媒体
        break;
      case 0xFF02FD: // 如果按下“模式”键
        Keyboard.press(KEY_LEFT_ALT); // 按下Alt键
        Keyboard.press(KEY_F4); // 按下F4键
        Keyboard.releaseAll(); // 松开所有键，相当于执行Alt+F4，关闭当前程序
        break;
      default: // 如果按下其他键
        break;
    }
    irrecv.resume(); // 继续接收下一个信号
  }
}

案例三：使用Arduino和触摸传感器制作一个触摸屏幕锁，可以通过输入正确的密码解锁电脑。

#include <CapacitiveSensor.h>
#include <Keyboard.h>

CapacitiveSensor cs1 = CapacitiveSensor(4, 5); // 创建第一个触摸传感器对象，连接到引脚4和5
CapacitiveSensor cs2 = CapacitiveSensor(4, 6); // 创建第二个触摸传感器对象，连接到引脚4和6
CapacitiveSensor cs3 = CapacitiveSensor(4, 7); // 创建第三个触摸传感器对象，连接到引脚4和7

int threshold = 1000; // 设置触摸阈值，超过这个值表示触摸有效
int password[4] = {1, 2, 3, 1}; // 设置密码，为1, 2, 3, 1
int input[4]; // 存储输入的密码
int index = 0; // 存储输入的索引

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Keyboard.begin(); // 初始化键盘库
}

void loop() {
  long value1 = cs1.capacitiveSensor(30); // 获取第一个触摸传感器的值
  long value2 = cs2.capacitiveSensor(30); // 获取第二个触摸传感器的值
  long value3 = cs3.capacitiveSensor(30); // 获取第三个触摸传感器的值

  if (value1 > threshold) { // 如果第一个触摸传感器被触摸
    input[index] = 1; // 将输入的密码设为1
    index++; // 索引加一
    delay(500); // 延时500毫秒，避免重复触发
  }

  if (value2 > threshold) { // 如果第二个触摸传感器被触摸
    input[index] = 2; // 将输入的密码设为2
    index++; // 索引加一
    delay(500); // 延时500毫秒，避免重复触发
  }

  if (value3 > threshold) { // 如果第三个触摸传感器被触摸
    input[index] = 3; // 将输入的密码设为3
    index++; // 索引加一
    delay(500); // 延时500毫秒，避免重复触发
  }

  if (index == 4) { // 如果输入了四位密码
    bool correct = true; // 设置一个标志位，表示密码是否正确
    for (int i = 0; i < 4; i++) { // 遍历输入的密码和设置的密码进行比较
      if (input[i] != password[i]) { // 如果有任何一位不匹配
        correct = false; // 标志位设为false，表示密码错误
        break; // 跳出循环
      }
    }
    if (correct) { // 如果密码正确
      Keyboard.press(KEY_LEFT_CTRL); // 按下Ctrl键
      Keyboard.press(KEY_LEFT_ALT); // 按下Alt键
      Keyboard.press(KEY_DELETE); // 按下Delete键
      Keyboard.releaseAll(); // 松开所有键，相当于执行Ctrl+Alt+Delete，解锁电脑
      Serial.println("Password correct"); // 打印提示信息
    } else { // 如果密码错误
      Serial.println("Password wrong"); // 打印提示信息
    }
    index = 0; // 索引归零，重新输入密码
  }
}

案例四：模拟键盘输入

#include <Keyboard.h>

void setup() {
  // 初始化USB键盘
  Keyboard.begin();
}

void loop() {
  // 模拟键盘输入
  Keyboard.press(KEY_A);
  delay(500);
  Keyboard.releaseAll();
  delay(500);
}

这个案例中，Arduino模拟USB键盘，通过调用Keyboard.press()和Keyboard.releaseAll()方法模拟键盘按键的按下和释放操作。在循环中，每隔一秒钟模拟按下和释放键盘上的A键。

案例五：模拟鼠标点击

#include <Mouse.h>

void setup() {
  // 初始化USB Mouse
  Mouse.begin();
}

void loop() {
  // 模拟鼠标点击
  Mouse.click(MOUSE_LEFT);
  delay(1000);
}

这个案例中，Arduino模拟USB Mouse，通过调用Mouse.click()方法模拟鼠标左键的点击操作。在循环中，每隔一秒钟进行一次点击操作。

案例六：模拟复杂鼠标操作

void setup() {
  // 初始化USB Mouse
  Mouse.begin();
}

void loop() {
  // 模拟复杂的鼠标操作
  Mouse.move(100, 100);
  delay(500);
  Mouse.click(MOUSE_LEFT);
  delay(500);
  Mouse.move(-50, -50);
  delay(500);
  Mouse.click(MOUSE_RIGHT);
  delay(1000);
}

这个案例中，Arduino模拟USB Mouse，通过调用Mouse.move()方法模拟鼠标移动操作，通过调用Mouse.click()方法模拟鼠标左键和右键的点击操作。在循环中，Arduino先向右下方移动100个像素，然后进行左键点击，接着向左上方移动50个像素，再进行右键点击，最后延迟1秒钟。

案例七：通过按钮控制空格键按下/释放

#include <Keyboard.h>

const int buttonPin = 2; 

void setup() {
  Keyboard.begin();
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  if(digitalRead(buttonPin) == HIGH) {
    Keyboard.press(KEY_SPACE);
  } else {
    Keyboard.release(KEY_SPACE);
  }
}

案例八：通过编码器控制音量加减

#include <Keyboard.h>

void loop() {
  int value = readEncoder();
  
  if(value > 0) {
    Keyboard.press(KEY_VOLUME_UP);
  } else if(value < 0) {
    Keyboard.press(KEY_VOLUME_DOWN);
  }
}

案例九：通过语音识别发送字符串

#include <Keyboard.h>

void loop() {
  if(speechRecognize() == "Hello"){
    Keyboard.print("Hello World!");
  }
}

这些案例只是演示了Arduino模拟USB Keyboard（或鼠标）的基本功能，实际运用中可以根据需求进行更复杂的操作。但在实际应用中，请注意遵循相关的法律法规，在合法和合理的范围内使用Arduino的USB Keyboard（或鼠标）功能。

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