仿USB键盘文件植入器(模拟人工按键)概要

编号：嵌入式系统综合实训说明书题目：仿USB键盘文件植入器院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：万玉学号： 1161170125指导教师：叶金才2015 年 1 月 11 日这次设计任务所做的工作就是实现模拟人工按键，将开发板接上位机后，不用板子上的按键，直接用程序产生键盘码，计算机收到USB键盘的键码，会执行相应的功能。

具体的动作是打开计算机的命令行，在命令行里面运行记事本，并新建一个a.txt记事本文件，并向该文件录入若干的英文字符。

运行命令行通过键盘操作是 win+R -》cmd-》notepad a.txt-》enter-》录入英文字符。

最后，会在本文介绍如何实现向电脑发送WIN+R这样的组合键键码，可以类似去模拟ALT+F4，SHIFT+1之类的按键。

关键词：ARM；USB 键盘；模拟人工按键；USB HID协议；组合键The design task is to realize the simulation of artificial work key, development board connected with a host computer, no board of the key, the direct use of program generation keyboard code, computer received USB keyboard key code, executes the corresponding function. The specific action is to open the computer command line, the command line which run Notepad, and a new a.txt notepad file, and some to the file entry English character. Run command lines through the keyboard operation is win+R - "cmd-" Notepad a.txt- "enter-" input English character.Finally, in this paper introduces how to realize the computer to send WIN+R this combination key code, can be similar to the simulated ALT+F4, SHIFT+1 and the like button.Keywords: ARM; USB keyboard keys; artificial simulation; USB HID protocol; key combination目录引言 (1)1 设计软件基础知识 (2)1.1C编译器KEIL介绍 (2)1.2ARM相关知识 (2)1.3 USB-HID简介 (2)2 模拟人工按键设计 (3)2.1 程序设计的任务要求 (3)2.2 程序的设计思路和想法 (3)2.3 报告描述符 (3)2.4 普通按键程序设计 (4)2.5 特殊(功能)按键程序设计 (6)3 功能程序设计 (7)3.1 程序总流程图 (7)3.2 开始程序的修改 (8)4 结论 (10)谢辞 (11)参考文献 (12)附录 (13)引言USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

是应用在PC 领域的接口技术。

USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。

USB-HID是Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。

不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。

交换的数据存储在称为报表(report)的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。

主机在控制与中断传输中传送与要求报表，来传送与接收数据。

报表的格式非常有弹性，可以处理任何类别的数据。

键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。

起初这类键盘多用于品牌机，如HP、联想等品牌机都率先采用了这类键盘，受到广泛的好评，并曾一度被视为品牌机的特色。

随着时间的推移，渐渐的市场上也出现独立的具有各种快捷功能的产品单独出售，并带有专用的驱动和设定软件，在兼容机上也能实现个性化的操作。

1 设计软件基础知识包括keil uVision4，ARM核心知识，USB-HID简介。

1.1 C编译器Keil介绍Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。

Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。

Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。

在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

KeilSoftware公司推出的uVision4是一款可用于多种8051MCU的集成开发环境(IDE)，该IDE同时也是PK51及其它开发套件的一个重要组件。

除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外，uVision3还提供了一个配置向导功能，加速了启动代码和配置文件的生成。

此外其内置的仿真器可模拟目标MCU，包括指令集、片上外围设备及外部信号等。

uVision3提供逻辑分析器，可监控基于MCUI/O引脚和外设状态变化下的程序变量。

uVision4提供对多种最新的8051类微处理器的支持，包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x，以及Infineon的XC866等。

1.2 ARM核心相关知识2012年3月14日，中国上海——ARM公司今天发布了一款拥有全球最低功耗效率的微处理器——ARM Cortex™-M0+处理器。

支持ARMv6M 指令集，该款经过优化的Cortex-M0+处理器可针对家用电器、白色商品、医疗监控、电子测量、照明设备以及功耗与汽车控制器件等各种广泛应用的智能传感器与智能控制系统，提供超低功耗、低成本微控制器（MCU）。

1.3 USB-HID简介是Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。

不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。

交换的数据存储在称为报表(report)的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。

主机在控制与中断传输中传送与要求报表，来传送与接收数据。

报表的格式非常有弹性，可以处理任何类别的数据。

每个USB只有一个主机。

在USB中，USB HOST是通过各种描述符来识别设备的，有设备描述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符，字符串描述符，报告描述符等等。

USB报告描述符(Report Descriptor)是HID设备中的一个描述符，它是比较复杂的一个描述符。

USB-HID设备是通过报告来给传送数据的，报告有输入报告和输出报告。

输入报告是USB设备发送给主机的，例如USB鼠标将鼠标移动和鼠标点击等信息返回给电脑，键盘将按键数据数据返回给电脑等；输出报告是主机发送给USB设备的，例如键盘上的数字键盘锁定灯和大写字母锁定灯等。

报告是一个数据包，里面包含的是所要传送的数据。

输入报告是通过中断输入端点输入的，而输出报告有点区别，当没有中断输出端点时，可以通过控制输出端点0发送，当有中断输出端点时，通过中断输出端点发出。

而报告描述符，是描述一个报告以及报告里面的数据是用来干什么用的。

通过它，USB HOST可以分析出报告里面的数据所表示的意思。

它通过控制输入端点0返回，主机使用获取报告描述符命令来获取报告描述符，注意这个请求是发送到接口的，而不是到设备。

一个报告描述符可以描述多个报告，不同的报告通过报告ID来识别，报告ID在报告最前面，即第一个字节。

当报告描述符中没有规定报告ID时，报告中就没有ID字段，开始就是数据。

2 模拟人工按键设计包括设计要求，普通按键的程序设计，组合键（功能键组合）的程序设计。

2.1程序设计的任务要求模拟人工按键(默认路径)，win+r(组合键，Win键即window键) →输入cmd →回车→输入notepad a.txt →回车→回车(由于第一次在默认路径C:\Users\Administrator新建文件，所以对弹出的是否创建文件的提示框按一次回车) →输入abcd1234 →按下Ctrl+S(组合键，对记事本进行保存的快捷键)进行保存→完成。

2.2程序的设计思路和想法开始前应该把Win+R和Ctrl+S这两个组合键环节分别定成一个程序的开始和结束，而cmd，回车，notepad空格a.txt，回车，回车，abcd1234这个单个按键的环节定为中间环节，整体的思路就是这样。

由于一开始通过例程知道单个按键比较容易实现，于是可以是先做了单个按键的数组，再去做组合键，做完之后回头总结，这样的想法确实是对的，遵循先易后难得原则，而且也可以从简单的实现方法中去发现组合键的做法。

在设计组合键的时候最难得莫过于window键都按不下去，通过查询和阅读了很多的资料后，总结了win键和类似的功能键如何实现，然后在不断的尝试中发现组合键的实现方法，后面会做详细的介绍。

2.3报告描述符在上面的USB-HID简介中已经介绍了报告描述符。

报告描述符是描述一个报告以及报告里面的数据是用来干什么用的。

通过它，USB HOST可以分析出报告里面的数据所表示的意思。

所以有必要解释一下报告描述符。

const uint8_t g_HID_au8KeyboardReportDescriptor[] = {0x05, 0x01, // Usage Page (Generic Desktop)//表示用途页为通用桌面设备0x09, 0x06, // Usage (Keyboard)//表示用途为键盘0xA1, 0x01, // Collection (Application)//表示应用集合，必须以END_COLLECTION来结束它0x05, 0x07, // Usage Page (Key Code)//表示用途页为按键0x19, 0xE0, // Usage Minimum (224)//用途最小值，这里为左Ctrl键0x29, 0xE7, // Usage Maximum (231)//用途最大值，这里为右GUI，即window键0x15, 0x00, // Logical Minimum (0)//逻辑最小值为00x25, 0x01, // Logical Maximum (1)//逻辑最大值10x75, 0x01, // Report Size (1)//报告大小(即这个字段的宽度)为1bit0x95, 0x08, // Report Count(8)//报告的个数为8，即总共有8个bits0x81, 0x02, // Input (Data, Variable, Absolute) ;Modifier byte //输入用，变量，值，绝对值2.4普通按键程序设计由于例程里是扫描按键，然后对按下的按键赋上对应的键值，可以实现按下按键，在TXT里得到对应的字母。