PS2接口協(xié)議解析及應(yīng)用

1、ps2接口協(xié)議解析及應(yīng)用 接口原理圖 ps/2接口協(xié)議解析及應(yīng)用 1 ps/2接口標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展過程 隨著計算機(jī)工業(yè)的進(jìn)展,作為計算機(jī)最常用輸入設(shè)備的鍵盤也日新月異.1981年ibm推出了ibm pc/xt鍵盤及其接口標(biāo)準(zhǔn).該標(biāo)準(zhǔn)定義了83鍵,采納5腳din連接器和簡潔的串行協(xié)議.實(shí)際上,第一套鍵盤掃描碼集并沒有主機(jī)到鍵盤的命令.為此,1984年ibm推出了ib m at鍵盤接口標(biāo)準(zhǔn).該標(biāo)準(zhǔn)定義了84101鍵,采納5腳din連接器和雙向串行通訊協(xié)議,此協(xié)議依照其次套鍵盤掃描碼集設(shè)有8個主機(jī)到鍵盤的命令.到了1987年,ibm又推出了p s/2鍵盤接口標(biāo)準(zhǔn).該標(biāo)準(zhǔn)照舊定義了84101鍵,但是采納6腳

2、mini-din連接器,該連接器在封裝上更小巧,仍舊用雙向串行通訊協(xié)議并且供應(yīng)有可選擇的第三套鍵盤掃描碼集,同時支持17個主機(jī)到鍵盤的命令.現(xiàn)在,市面上的鍵盤都和ps/2及at鍵盤兼容,只是功能不同而已. 2 ps/2接口硬件 接口原理圖 2.1 物理連接器 一般,具有五腳連接器的鍵盤稱之為at鍵盤,而具有六腳mini-din連接器的鍵盤則稱之為ps/2鍵盤.其實(shí)這兩種連接器都只有四個腳有意義.它們分別是clock(時鐘腳)、data 數(shù)據(jù)腳、+5v(電源腳)和ground(電源地).在ps/2鍵盤與pc機(jī)的物理連接上只要保證這四根線一一對應(yīng)就可以了.ps/2鍵盤靠pc的ps/2端口供應(yīng)+5v

3、電源,另外兩個腳clock(時鐘腳)和data 數(shù)據(jù)腳都是集電極開路的,所以必需接大阻值的上拉電阻.它們平常保持高電平,有輸出時才被拉到低電平,之后自動上浮到高電平.現(xiàn)在比較常用的連接器如圖1所示. 2.2 電氣特性 ps/2通訊協(xié)議是一種雙向同步串行通訊協(xié)議.通訊的兩端通過clock(時鐘腳)同步,并通過data(數(shù)據(jù)腳)交換數(shù)據(jù).任何一方假如想抑制另外一方通訊時,只需要把clock(時鐘腳)拉到低電平.假如是pc機(jī)和ps/2鍵盤間的通訊,則pc機(jī)必需做主機(jī),也就是說,pc機(jī)可以抑制ps/2鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù),而ps/2鍵盤則不會抑制pc機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù).一般兩設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)的最大時鐘頻率是33khz,

4、大多數(shù)ps/2設(shè)備工作在1020khz.推舉值在15khz左右,也就是說, clock(時鐘腳)高、低電平的持續(xù)時間都為40s.每一數(shù)據(jù)幀包含1112個位,詳細(xì)含義如表1所列. 表1 數(shù)據(jù)幀格式說明 1個起始位總是規(guī)律0 8個數(shù)據(jù)位（lsb）低位在前 1個奇偶校驗(yàn) 位 奇校驗(yàn) 1個停止位總是規(guī)律1 1個應(yīng)答位 僅用在主機(jī)對設(shè)備的通訊中 表中，假如數(shù)據(jù)位中的個數(shù)為偶數(shù)，校驗(yàn)位就為；假如數(shù)據(jù)位中的個數(shù)為奇數(shù)，校驗(yàn)位就為；總之，數(shù)據(jù)位中的個數(shù)加上校驗(yàn)位中的個數(shù)總為奇數(shù)，因此總進(jìn)行奇校驗(yàn)。 接口原理圖 2.3 ps/2設(shè)備和pc機(jī)的通訊 ps/2設(shè)備的clock(時鐘腳)和data 數(shù)據(jù)腳都是集電極開

5、路的,平常都是高電平.當(dāng)ps /2設(shè)備等待發(fā)送數(shù)據(jù)時,它首先檢查clock(時鐘腳)以確認(rèn)其是否為高電平.假如是低電平,則認(rèn)為是pc機(jī)抑制了通訊,此時它必需緩沖需要發(fā)送的數(shù)據(jù)直到重新獲得總線的掌握權(quán)(一般ps/2鍵盤有16個字節(jié)的緩沖區(qū),而ps/2鼠標(biāo)只有一個緩沖區(qū)僅存儲最終一個要發(fā)送的數(shù)據(jù)).假如clock(時鐘腳)為高電平,ps/2設(shè)備便開頭將數(shù)據(jù)發(fā)送到pc機(jī).一般都是由ps/2設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號.發(fā)送時一般都是根據(jù)數(shù)據(jù)幀格式挨次發(fā)送.其中數(shù)據(jù)位在clock(時鐘腳)為高電平常預(yù)備好,在clock(時鐘腳)的下降沿被pc機(jī)讀入.ps/2設(shè)備到pc機(jī)的通訊時序如圖2所示. 當(dāng)時鐘頻率為15kh

6、z時,從clock(時鐘腳)的上升沿到數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)變時間至少要5s.數(shù)據(jù)變化到clock(時鐘腳)下降沿的時間至少也有5 s,但不能大于25 s,這是由ps/2通訊協(xié)議的時序規(guī)定的.假如時鐘頻率是其它值,參數(shù)的內(nèi)容應(yīng)稍作調(diào)整. 上述爭論中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是指對特定鍵盤的編碼或者對特定命令的編碼.一般采納其次套掃描碼集所規(guī)定的碼值來編碼.其中鍵盤碼分為通碼(make)和斷碼(break).通碼是按鍵接通時所發(fā)送的編碼,用兩位十六進(jìn)制數(shù)來表示,斷碼通常是按鍵斷開時所發(fā)送的編碼,用四位十六進(jìn)制數(shù)來表示. 3 ps/2接口的嵌入式軟件編程方法 ps/2設(shè)備主要用于產(chǎn)生同步時鐘信號和讀寫數(shù)據(jù). 接口原理圖 3.1

7、 ps/2向pc機(jī)發(fā)送一個字節(jié) 從ps/2向pc機(jī)發(fā)送一個字節(jié)可根據(jù)下面的步驟進(jìn)行: (1)檢測時鐘線電平,假如時鐘線為低,則延時50s; (2)檢測推斷時鐘信號是否為高,為高,則向下執(zhí)行,為低,則轉(zhuǎn)到(1); (3)檢測數(shù)據(jù)線是否為高,假如為高則連續(xù)執(zhí)行,假如為低,則放棄發(fā)送(此時pc機(jī)在向ps /2設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù),所以ps/2設(shè)備要轉(zhuǎn)移到接收程序處接收數(shù)據(jù)); (4)延時20s(假如此時正在發(fā)送起始位,則應(yīng)延時40s); (5)輸出起始位(0)到數(shù)據(jù)線上.這里要留意的是:在送出每一位后都要檢測時鐘線,以確保pc機(jī)沒有抑制ps/2設(shè)備,假如有則中止發(fā)送; (6)輸出8個數(shù)據(jù)位到數(shù)據(jù)線上; (7

8、)輸出校驗(yàn)位; (8)輸出停止位(1); (9)延時30s(假如在發(fā)送停止位時釋放時鐘信號則應(yīng)延時50s); 通過以下步驟可發(fā)送單個位: (1)預(yù)備數(shù)據(jù)位(將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)位放到數(shù)據(jù)線上); (2)延時20s; (3)把時鐘線拉低; (4)延時40s; (5)釋放時鐘線; (6)延時20s. 接口原理圖 3.2 ps/2設(shè)備從pc機(jī)接收一個字節(jié) 由于ps/2設(shè)備能供應(yīng)串行同步時鐘,因此,假如pc機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù),則pc機(jī)要先把時鐘線和數(shù)據(jù)線置為懇求發(fā)送的狀態(tài).pc機(jī)通過下拉時鐘線大于100s來抑制通訊,并且通過下拉數(shù)據(jù)線發(fā)出懇求發(fā)送數(shù)據(jù)的信號,然后釋放時鐘.當(dāng)ps/2設(shè)備檢測到需要接收的數(shù)據(jù)時,它會

9、產(chǎn)生時鐘信號并記錄下面8個數(shù)據(jù)位和一個停止位.主機(jī)此時在時鐘線變?yōu)榈蜁r預(yù)備數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)線,并在時鐘上升沿鎖存數(shù)據(jù).而ps/2設(shè)備則要協(xié)作pc機(jī)才能讀到精確的數(shù)據(jù).詳細(xì)連接步驟如下: (1)等待時鐘線為高電平. (2)推斷數(shù)據(jù)線是否為低,為高則錯誤退出,否則連續(xù)執(zhí)行. (3)讀地址線上的數(shù)據(jù)內(nèi)容,共8個bit,每讀完一個位,都應(yīng)檢測時鐘線是否被pc機(jī)拉低,假如被拉低則要中止接收. (4)讀地址線上的校驗(yàn)位內(nèi)容,1個bit. (5)讀停止位. (6)假如數(shù)據(jù)線上為0(即還是低電平),ps/2設(shè)備連續(xù)產(chǎn)生時鐘,直到接收到1且產(chǎn)生出錯信號為止(由于停止位是1,假如ps/2設(shè)備沒有讀到停止位,則表明此次傳

10、輸出錯). (7 輸出應(yīng)答位. (8) 檢測奇偶校驗(yàn)位,假如校驗(yàn)失敗,則產(chǎn)生錯誤信號以表明此次傳輸消失錯誤. (9)延時45 s,以便pc機(jī)進(jìn)行下一次傳輸. 讀數(shù)據(jù)線的步驟如下: (1)延時20s; (2)把時鐘線拉低 (3)延時40s 接口原理圖 (4)釋放時鐘線 (5)延時20s (6)讀數(shù)據(jù)線. 下面的步驟可用于發(fā)出應(yīng)答位; (1)延時15s; (2)把數(shù)據(jù)線拉低; (3)延時5s; (4)把時鐘線拉低; (5)延時40s; (6)釋放時鐘線; (7)延時5s; (8)釋放數(shù)據(jù)線. 接口原理圖 4 用于工控機(jī)的雙鍵盤設(shè)計 工控機(jī)通常要接標(biāo)準(zhǔn)鍵盤,但是為了便利操作,經(jīng)常需要外接一個專用鍵盤

11、.此實(shí)例介紹了在工控pc機(jī)到ps/2總線上再接入一個自制專用鍵盤的應(yīng)用方法. 該設(shè)計應(yīng)能保證兩個鍵盤單獨(dú)工作,而且相互不能影響.因此,不能直接把專用鍵盤和標(biāo)準(zhǔn)鍵盤一起接到工控pc的ps/2口.鑒于這種狀況,本設(shè)計使用模擬開關(guān)cd4052并通過時分復(fù)用工控pc的ps/2口,來使在同一個時刻只有一個鍵盤有效,從而解決上述問題.其硬件原理圖如圖3所示.其中p2口和p1口用于鍵盤掃描電路(圖中未畫出),p0.0為數(shù)據(jù)端,p0.1 接口原理圖 為時鐘端,p0.2為模擬開關(guān)選通端.由于專用鍵盤不需要接收工控pc機(jī)的命令,所以軟件中并不需要寫這部分相應(yīng)的代碼. 通過軟件可在專用鍵盤復(fù)位后把p0.2清0,以使

12、模擬開關(guān)cd4052打開相應(yīng)的通道.這時工控pc的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤將開頭工作.標(biāo)準(zhǔn)鍵盤可以完成工控pc剛啟動時對外設(shè)檢測的應(yīng)答.復(fù)位后的專用鍵盤不停地掃描有沒有按鍵,假如有鍵按下則識別按鍵,并且根據(jù)預(yù)先的設(shè)計進(jìn)行編碼,同時調(diào)用發(fā)送程序并通過ps/2口發(fā)送到工控pc.此時模擬開關(guān)關(guān)閉相應(yīng)通道(將p0.2置1),專用鍵盤接入工控pc ps/2口的時鐘線和數(shù)據(jù)線而工作,但標(biāo)準(zhǔn)鍵盤被模擬開關(guān)從ps/2的時鐘線和數(shù)據(jù)線中斷而不工作,這樣,雙鍵盤便可時分復(fù)用同一個工控pc機(jī)的 接口原理圖 bd336x280();aimw=274.jpg" alt="ps2接口協(xié)議解析及應(yīng)用" /> 接口原理圖 bd336x280();aimw=123.jpg" alt="ps2接口協(xié)議解析及應(yīng)用" /> 接口原理圖 bd336x280();aimw=328.jpg" alt="ps2接口協(xié)議解