USB HIDデバイスのクリックの最速応答を考える

rafa様が公開されている超有益かつ膨大なデータである下記事ですが，つい最近最速のマウスが更新されました．

rafalog: ゲーミングマウスのクリック応答特性を比較する The measurement of gaming mouse button lag
http://utmalesoldiers.blogspot.jp/2013/02/114.html

記事によると，TL8のG300と比較して1.2ms高速というのが最速値です．

「じゃあ，ただのデバイスオタクがファームウェアを書いたらどうなるの？というか限界まで簡略化すればどこまで速くなるの？」という疑問があるわけでして，レッツトライでございます．

ファームウェア

ソースはこんな感じ．
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ここまで初期化（USB，Clockのスタート等）
while(1)
    {
        //USBのACK待ち
        while(!USBFS_1_GetEPAckState(MOUSE_ENDPOINT));

        //Pin_1を読んで，Lowなら右クリックが押されたとして記録
        mouseData[0] = (!Pin_1_Read())*2;

        //USBコンポーネントに右クリックの状態のデータを送る
        USBFS_1_LoadInEP(1u, mouseData, MOUSE_DATA_LEN);
    }
-------------------------------------------------------
3行，というかACK待ちとかUSBのコンポーネントへデータ転送する処理以外は一行というファームウェアです．アセンブラで考えるとざっと数～十数クロックでしょうか．APIの処理時間は良くわかりませんが：D
これならCPUは33MHzで動いているので1μs以下で終わるはずです．

これでスイッチのON/OFFを読んでUSBで転送するだけのマウスの出来上がり．

測定方法，スイッチングについて

基本的な測定方法はrafa様の記事と同様ですので割愛．都合でマウスはG300rですがリネーム品なので変わらないはず．

しかし，私の書いたファームウェアの方はチャタリング処理を入れていないのでスイッチングはPSoC5LPで電子的にやってもらいます．

Pin_1が入力，つまり右ボタンです．G300の方を左ボタンとします．
Pin_2はスイッチです．1秒間に一度ONになります．（構成の都合で1024Hzを1024で割っています．）
このクロックは初期化時にClock_1_Start()；を呼べば後はMCUのCPUを介さず勝手に動くので処理時間に影響はありません．

測定結果

生データです．良きに計らって下さい．
G300r vs LogicalGaming Advanced Technological Demonstrator Mouse
https://docs.google.com/spreadsheets/d/14YjSU0z3lwasOa2duRpI_JlFT0zq0COzGRFpRNL1nhQ/edit?usp=sharing

平均はG300rと比較して，0.76ms高速という結果になりました．

データを見ると0.1～0.3msのものと1.0～1.2msのものが多いですね．これはポーリングのタイミングにたまたまあぶれた時のばらつきだと考えられます．
ここで1ms以上差がある場合に関してのみデータを拾って平均を取ると，1.09msとなります．
これはIkariと同じくらいの値です．ここから考えると，TL8とIkariはおそらく割り込みを使っていて，スイッチが押された瞬間に最優先でボタンが押された旨を転送するルーチンを持っていそうです．
ここらへんの機種は，かなり気合が入っていると思います．

まとめ

測定結果から考えると以下のことが分かります．

・上位陣のIkariやTL8はおそらく割り込みを使って最優先で処理している
・G300から-1.1ms程度がUSBの仕様上の最速で，IkariとTL8より劇的に速い機種は存在しないはず

上位の機種はチャタリング対策は転送した後にやっているんだと思います．
おそらく，「押されたらまず転送，その後の十数msはスイッチの状態に関わらず押したままにする」という感じでしょう．確かに毎秒100連射出来る人なんていませんしこれでも良いです．
というか私も最近こういうコード書きました．