Como funciona o mouse (ART1035)

Uma das interfaces mais importantes entre o operador e o PC é o mouse. Mas, além do operador, esta interface também pode ser usada para outras finalidades como, por exemplo, a conexão de dispositivos de Robótica e Mecatrônica. Neste artigo abordamos as principais características técnicas do mouse do PC analisando seu hardware e dando algumas "dicas" sobre os sinais que podem ser usados no interfaceamento de outros dispositivos. (2000)

O mouse típico de um PC é formado por uma série de elementos que são mostrados na figura 1.

 

Os sensores nada mais são do que detectores de movimento, normalmente do tipo óptico, que verificam quando o mouse se movimenta. Temos ainda como sensores as chaves que são usadas quando apertamos os botões do dispositivo.

No interior do mouse existe um controlador que processa os sinais dos sensores, determinando desta forma a sua posição. Quando o mouse muda de posição, um pacote de dados é enviado ao computador.

No computador tem um driver que, ao receber o pacote de dados do mouse, os decodifica de modo que eles possam ser usados pelo PC.

Na operação, o PC tem a última posição do mouse, rodando apenas uma

sub-rotina quando recebe uma informação de que esta posição mudou, ou se algum botão do mouse foi pressionado.

Um fato importante a ser considerado ainda na operação desse dispositivo é que o movimento do cursor na tela não corresponde linearmente ao movimento do mouse.

Isso ocorre devido a um estudo feito na criação do mouse na Apple Computer, quando se desenvolvia a Graphical User Interface (GUI). Verificou-se que, quando se usava o dispositivo para apontar ícones na tela ou ainda pontos da tela que pudessem ser "clicados", haviam dois tipos de movimento a serem considerados:

o movimento de se deslocar o cursor até a região escolhida da tela onde está o alvo, que é feito rapidamente, e outro movimento mais lento, de localizar o cursor exatamente sobre o alvo.

A Apple fez então com que fosse possível detectar os dois movimentos: quando o mouse se move lentamente, a contagem por polegada (CPI - Count Per Inch) é menor, da ordem de 100 CPI, e quando ele se move rapidamente, a contagem aumenta para 400 CPI.

Na verdade, este modo de operação é adotado por "default" a partir do Windows 95, mas pode ser alterado.

OS SINAIS DO MOUSE

O mouse usa os sinais padrão RS-232 para se comunicar com o PC. Nestes sinais temos tensões de +/- 12 V como entrada de alimentação. Estas tensões ficam em +12 V quando ele está em operação sendo que a corrente exigida é da ordem de 10 mA, onde a maior parte é usada para alimentar os emissores dos sensores de posição, que nada mais são do que LEDs.

O mouse envia os sinais para o PC como níveis lógicos de 0 ou 5 V.

As linhas DRT e RTS são usadas para gerar a tensão de 5 V para o microcontrolador existente no dispositivo. Em alguns tipos de dispositivo estas linhas de 5 V também são usadas para alimentar os LEDs do sensor de posição, normalmente em número de 4.

O circuito que transmite os dados consiste, na maioria dos casos, em um ou mais transistores numa configuração que consuma o mínimo de corrente possível.

A alimentação negativa é obtida do pino TD. Na figura 2 temos o sinal típico que é enviado pelo mouse, com tensões que podem variar entre +3 e -3 V até +15 e -15 V.

Estes padrões, entretanto, podem variar um pouco conforme o tipo de mouse a ser considerado.

Microsoft Serial Mouse

Trata-se do tipo mais popular de mouse tipo de 2 botões.

A maior velocidade de operação deste tipo é de 40 reports/segundo com 127 contagens por report o que equivale a 5080 contagens por segundo. A faixa típica de operação deles é de 100 a 400 CPI, mas eles podem ser programados para até 1000 CPI.

Nestes mouses de 1000 CPI pode-se movimentar a uma velocidade máxima de 50,8 polegadas por segundo. Nos mouses de 400 CPI a velocidade máxima de deslocamento na tela é de 12,7 polegadas por segundo.

O conector pode ser de 9 pinos de 25 pinos ou com a identificação dos sinais dada pela seguinte tabela:

No funcionamento normal, tanto as linhas RTS quanto DTR devem estar positivas. As linhas DTR-DSR e RTS-CTS não podem ser curto-circuitadas.

Os dados são enviados em pacotes de 7 bits de dados e um bit de stop, numa velocidade de 1200 bps.

Os pacotes são formados por 3 bytes todas as vezes que o mouse muda de estado.

Estes dados têm o formato dado pela tabela abaixo:

Byte123

O bit X é 0 se o mouse recebe 7 bits de dados e dois bits de parada. É possível também usar 8 bits de dados e 1 bit de parada. Neste caso, o X toma o valor 1. O modo mais seguro de operação, entretanto, é usar 7 bits de dados e um bit de parada.

O bit marcado com 1 é mandado primeiro e depois os outros; o bit D6 é usado para sincronizar o envio dos pacotes de dados.

Extensão de Protocolo Pela Logitech

A Logitech usa o mesmo protocolo nos seus mouses, no entanto, como o protocolo original usa apenas dois botões, uma pequena extensão foi criada para permitir o uso de um terceiro.

Neste protocolo, a informação correspondente ao pressionar do terceiro botão é enviada por um byte extra, que corresponde ao valor 32 (dec). Quando o terceiro botão está sem ser pressionado, os dados são enviados na forma normal de 3 bytes.

Na figura 2 temos a disposição dos pinos no conector da Logitech.

Conector Logitech

Outros Sistemas

Outras empresas podem usar sistemas diferentes em seus mouses como, por exemplo, o envio de 8 bits de dados com 1 bit de parada. Neste caso, podemos ter até 5 bytes de dados para estes dispositivos.

Mouse de Barramento

Existem mouses que podem ser conectados ao PC usando uma placa encaixada no barramento ISA. O "mouse card" possui um circuito inteligente, o que permite que o mouse seja dotado apenas dos detectores e dos botões de controle. Estes dispositivos são conectados utilizando um conector de 9 pinos Hosiden, conforme ilustra a figura 3.

Mouse de barramento

Os sinais deste conector são dados pela seguinte tabela:

O leitor deve estar atento para o caso de haver outro tipo de disposição de pinos no conector, observe a figura 4.

Outra pinagem possível.

Os terminais deste conector tem as funções dadas pela seguinte tabela:

Os sensores

Os sensores utilizados nos mouses são do tipo óptico consistindo num conjunto de LEDs emissores e um conjunto de fototransistores.

Entre cada par de LEDs e fototransistores existem rodas denteadas ou perfuradas, conforme mostra a figura 5, que permitem ao circuito detectar não só o número de dentes ou furos que passam diante do par interrompendo a luz ou estabelecendo-a, como também seu sentido.

O par LED/fotosensor detecta o movimento do disco.

O movimento destas rodas denteadas é obtido por um acoplamento a uma esfera de material macio que corre sobre o "mouse pad".

Assim, a esfera ao se movimentar imprime aos discos ópticos um movimento diferencial, ou seja, com rotações relativas nas direções X e Y, que são sensoreadas pelos fototransistores.

Por exemplo, se o movimento for num ângulo de 0 graus, conforme ilustra a figura 6, apenas um dos discos gira, e se for num ângulo de 90 graus, apenas o outro. Nos ângulos intermediários os dois discos giram proporcionalmente, decompondo a direção do movimento e também sua velocidade.

Sinal no movimento horizontal.

 Estas informações são convertidas em valores binários que são transmitidos serialmente até a unidade do sistema pelos protocolos que já vimos neste mesmo artigo, e que dependem do tipo e do fabricante do mouse.

Uma possibilidade interessante de envio dos sinais ao PC é obtida com os mouses sem fio. Estes, de acordo com a figura 7, usam um sistema intercomunicador por rádio.

Os LEDs sem fio usam sistemas de rádio.

Os sinais correspondentes ao movimento e ao pressionar dos botões são enviados na forma de trens de pulsos infravermelhos, enquanto que o PC responde ao mouse ou interroga-o para detectar mudanças de posição com um trem de pulsos no sentido inverso.

Está claro que este tipo exige que não haja nenhum obstáculo entre os sensores e emissores e que também possui um alcance limitado.

TRACKBALLS

Uma variação do mouse, mas que tem o mesmo princípio de funcionamento, é a trackball. Trata-se de uma pequena esfera que é encontrada normalmente nos laptops e notebooks e que é movimentada pelos dedos, conforme mostra a figura 8.

Track-ball

 O movimento dessa esfera com os dedos faz com que o cursor se desloque na tela exatamente como no caso do mouse. Podemos dizer que se trata de um "mouse invertido" em que o movimento é feito com os dedos. Trata-se de uma solução interessante para este tipo de computador que nem sempre permitem que se tenha espaço para empregar um mouse comum.

MANUTENÇÃO

O problema básico na manutenção de um mouse é a sujeira que se acumula na esfera macia que movimenta os discos e que pode causar problemas. A limpeza pode ser feita com qualquer produto não corrosivo e a esfera deve ser bem seca antes de ser recolocada.

Áreas de maior acúmulo de sujeiras que prejudicam o bom funcionamento do mouse.

 Outros defeitos básicos que ocorrem são relacionados ao desgaste dos contatos dos botões, que eventualmente também podem apresentar problemas pelo acúmulo de sujeira. Neste caso, pode-se tentar uma solução de emergência ou provisória com o uso de substâncias limpadoras de contatos.

Temos também o problema do cabo que, pelo movimento constante do mouse, está sujeito a interrupções e maus contatos que podem ser verificados com a ajuda do multímetro.

Finalmente, temos as falhas no próprio circuito, que pode sofrer danos como, por exemplo, a queima de componentes. Um defeito que verificamos em um computador é a queima repetida do mouse devido a problemas da própria placa-mãe, que envia tensões acima do normal ao mouse. Se a queima de mouses for constante num equipamento, pode-se pensar nesta possibilidade.

Na maioria dos casos de queima de componentes ou desgaste de contatos ou da própria esfera, a substituição do mouse é a melhor solução, já que se trata de parte do PC com custo bastante baixo não compensando o investimento em reparos, a não ser que se trate de defeito muito simples.