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PS/2接口协议的剖析

  论文关键词:ps/2接口 串行通讯 单片机 键盘 d4052

  论文摘要:文中详细介绍了ps/2接口协议的内容、电气特性和标准键盘的第二套键盘扫描码集。给出了基于嵌入式系统的ps/2接口的软、硬件实现方法,并介绍了工控p外接双键盘的解决方案。通过使用模拟开关d4052巧妙地解决了工控p外接双键盘的冲突问题。

  1 ps/2接口标准的发展过程

  随着计算机工业的发展,作为计算机最常用输入设备的键盘也日新月异。1981年ibm推出了ibm pc/xt键盘及其接口标准。该标准定义了83键,采用5脚din连接器和简单的串行协议。实际上,第一套键盘扫描码集并没有主机到键盘的命令。为此,1984年ibm推出了ibmat键盘接口标准。该标准定义了84~101键,采用5脚din连接器和双向串行通讯协议,此协议依照第二套键盘扫描码集设有8个主机到键盘的命令。到了1987年,ibm又推出了ps/2键盘接口标准。该标准仍旧定义了84~101键,但是采用6脚mini-din连接器,该连接器在封装上更小巧,仍然用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集,同时支持17个主机到键盘的命令。现在,市面上的键盘都和ps/2及at键盘兼容,只是功能不同而已。

  2 ps/2接口硬件

  2.1 物理连接器

  一般,具有五脚连接器的键盘称之为at键盘,而具有六脚mini-din连接器的键盘则称之为ps/2键盘。其实这两种连接器都只有四个脚有意义。它们分别是clock(时钟脚)、data数据脚、+5v(电源脚)和ground(电源地)。在ps/2键盘与pc机的物理连接上只要保证这四根线一一对应就可以了。ps/2键盘靠pc的ps/2端口提供+5v电源,另外两个脚clock(时钟脚)和data数据脚都是集电极开路的,所以必须接大阻值的上拉电阻。它们平时保持高电平,有输出时才被拉到低电平,之后自动上浮到高电平。现在比较常用的连接器如图1所示。

  2.2 电气特性

  ps/2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过clock(时钟脚)同步,并通过data(数据脚)交换数据。任何一方如果想抑制另外一方通讯时,只需要把clock(时钟脚)拉到低电平。如果是pc机和ps/2键盘间的通讯,则pc机必须做主机,也就是说,pc机可以抑制ps/2键盘发送数据,而ps/2键盘则不会抑制pc机发送数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33khz,大多数ps/2设备工作在10~20khz。推荐值在15khz左右,也就是说,clock(时钟脚)高、低电平的持续时间都为40μs。每一数据帧包含11~12个位,具体含义如表1所列。

  表1 数据帧格式说明

1个起始位

总是逻辑0

8个数据位

(lsb)低位在前

1个奇偶校验位

奇校验

1个停止位

总是逻辑1

1个应答位

仅用在主机对设备的通讯中

  表中,如果数据位中1的个数为偶数,校验位就为1;如果数据位中1的个数为奇数,校验位就为0;总之,数据位中1的个数加上校验位中1的个数总为奇数,因此总进行奇校验。

  2.3 ps/2设备和pc机的通讯

  ps/2设备的clock(时钟脚)和data数据脚都是集电极开路的,平时都是高电平。当ps/2设备等待发送数据时,它首先检查clock(时钟脚)以确认其是否为高电平。如果是低电平,则认为是pc机抑制了通讯,此时它必须缓冲需要发送的数据直到重新获得总线的控制权(一般ps/2键盘有16个字节的缓冲区,而ps/2鼠标只有一个缓冲区仅存储最后一个要发送的数据)。如果clock(时钟脚)为高电平,ps/2设备便开始将数据发送到pc机。一般都是由ps/2设备产生时钟信号。发送时一般都是按照数据帧格式顺序发送。其中数据位在clock(时钟脚)为高电平时准备好,在clock(时钟脚)的下降沿被pc机读入。ps/2设备到pc机的通讯时序如图2所示。

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PS/2接口协议的剖析

论文关键词:ps/2接口 串行通讯 单片机 键盘 d4052 论文摘要:文中详细介绍了ps/2接口协议的内容、电气特性和标准键盘的第二套键盘扫描码集。给出了基于嵌入式系统的ps/2接口的软、硬件实现方法,并介绍了工控p外接双键盘的解决方案。通过使用模拟开关d4052
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