PS/2標(biāo)準(zhǔn)鍵盤與單片機(jī)的連接

鄔法磊，李曉陽(yáng)，塵 源

（青島理工大學(xué)，山東 青島266033）

1 引言

專用鍵盤常用作單片機(jī)系統(tǒng)中的輸入設(shè)備，因?yàn)橐獑为?dú)設(shè)計(jì)，不免存在設(shè)計(jì)制作成本高，通用性差，可靠性不高等諸多不足。在一些按鍵要求較多的應(yīng)用系統(tǒng)中使用專用鍵盤顯得更不合時(shí)宜。由于PS/2鍵盤應(yīng)用較為廣泛，且滿足多系統(tǒng)要求，所以本文考慮將PS/2標(biāo)準(zhǔn)鍵盤應(yīng)用到單片機(jī)系統(tǒng)中，既節(jié)約了制造成本，又可以滿足按鍵要求多的諸多場(chǎng)合，具有一定的實(shí)際意義。

2 PS/2鍵盤的接口和通信協(xié)議

2.1 接口的物理特性

與單片機(jī)相連的是CLOCK和DATA引腳，單片機(jī)通過(guò)這兩個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)了與PS/2鍵盤的通信，接口物理特性見圖1。

圖1 接口物理特性

2.2 PS/2的通信協(xié)議

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(guò)CLOCK同步，時(shí)鐘信號(hào)總是由鍵盤發(fā)出，并通過(guò)DATA交換數(shù)據(jù)。鍵盤向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢查CLOCK是否為高電平。如果不是，那么主機(jī)抑制了通訊。具體時(shí)序如圖2所示，其中主機(jī)一直為高電平。

每一幀數(shù)據(jù)中開始位總是為0，數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用奇校驗(yàn)方式，停止位始終為1。從設(shè)備到主設(shè)備通信時(shí)，從設(shè)備總是在時(shí)鐘線為高時(shí)改變數(shù)據(jù)線狀態(tài)，主設(shè)備在時(shí)鐘下降沿讀入數(shù)據(jù)線狀態(tài)。

圖2 單片機(jī)接收時(shí)序

2.3 掃描碼

目前，PC機(jī)使用的PS/2鍵盤都默認(rèn)采用第二套掃描碼。掃描碼有兩種不同的類型：“通碼（make code）”和“斷碼（break code）”。當(dāng)一個(gè)鍵被按下或持續(xù)按住時(shí)，鍵盤會(huì)將該鍵的通碼發(fā)送給主機(jī)。而當(dāng)一個(gè)鍵被釋放時(shí)，鍵盤會(huì)將該鍵的斷碼發(fā)送給主機(jī)。例如，按下A鍵，通碼為0x1c，松開按鍵時(shí)，斷碼為0xF0 0x1c.

根據(jù)鍵盤按鍵掃描碼的不同，可將按鍵分為3類：

第1類按鍵通碼為一個(gè)字節(jié)，斷碼為0xF0＋通碼形式。如A鍵，其通碼為0x1C；斷碼為0xF0 0x1C。

第2類按鍵通碼為兩字節(jié)0xE0＋0xXX形式，斷碼為0xE0＋0xF0＋0xXX形式。如Right Ctrl鍵，其通碼為0xE0 0x14；斷碼為0xE0 0xF0 0x14。

第3類特殊按鍵有兩個(gè)，Print Screen鍵，其通碼為0xE0 0x12 0xE0 0x7C；斷碼為0xE0 0xF0 0x7C0xE0 0xF0 0x12.Pause鍵，其通碼為0xE1 0x14 0x77 0xE1 0xF0 0xl4 0xF0 0x77；斷碼為空。

組合按鍵掃描碼的發(fā)送是按照按鍵發(fā)生的次序，如按下面順序按左Shift＋A鍵：按下左Shift鍵；按下A鍵；釋放A鍵；釋放左Shift鍵，那么計(jì)算機(jī)上接收到的一串?dāng)?shù)據(jù)為0×12 0×1C0×F0 0×1C0×F0 0×12.在文中的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)中，就是根據(jù)按鍵的分類對(duì)其分別進(jìn)行處理。

3 軟硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

PS/2鍵盤與單片機(jī)的連接方式如圖3所示。P3.0接 PS/2數(shù)據(jù)線；P3.2（INT0）接 PS/2時(shí)鐘線。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的P3口內(nèi)部是帶上拉電阻的，所以PS/2的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線可以直接與單片機(jī)的P3相連接。單片機(jī)接收鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)線上的信號(hào)在時(shí)鐘為低時(shí)已經(jīng)穩(wěn)定，所以可以采用中斷方式實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)（圖3）。

圖3 硬件設(shè)計(jì)

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件流程如圖4。

本文程序通過(guò)中斷的方式接收按鍵值，轉(zhuǎn)換代碼后送給LCD1602顯示，中斷程序如下：

void Keyboard＿out（void）interrupt 0

｛

if（（IntNum ＞0）＆＆（IntNum ＜9））

｛

KeyV＝KeyV＞＞1；//因鍵盤數(shù)據(jù)是低＞＞高，結(jié)合上一句所以右移一位

圖4 軟件流程

if（Key＿Data）

KeyV＝ KeyV｜0x80；//當(dāng)鍵盤數(shù)據(jù)線為1時(shí)到最高位

｝

IntNum＋＋；

while（！Key＿CLK）；//等待PS/2CLK拉高

if（IntNum ＞10）

｛

IntNum＝0；//當(dāng)中斷11次后表示一幀數(shù)據(jù)收完，清變量準(zhǔn)備下一次接收

BF＝1；//標(biāo)識(shí)有字符輸入完了

EA＝0；//關(guān)中斷等顯示完后再開中斷

｝

4 結(jié)語(yǔ)

本文著重介紹了PS/2通信協(xié)議，并將其應(yīng)用到單片機(jī)系統(tǒng)中，可以應(yīng)用到按鍵要求多的一些場(chǎng)合，而且對(duì)于設(shè)計(jì)專用鍵盤也有一定的指導(dǎo)意義。

[1]胡汗才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]孫德文.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]寧 飛，王維華，孔 宇.微型計(jì)算機(jī)原理與接口實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.