电子信息课程报告-PS2键盘接口设计与VGA显示控制.docVIP

电子信息工程专业综合设计键盘是嵌入式系统的最重要的输入设备之一，是实现人机交互的重要途径VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点， II软件平台，VHDL、Verilog HDL结合使用，经过对整个设计系统的编译、仿真、测试。基本达到了本次设计的目的与要求。 关键词：PS/2键盘接口 VGA FPGA 硬件描述语言 引言 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不断发展，由最早的IBMPC/XT键盘及其接口标准，发展为市面上的PS/2键盘。PS/2通信协议是一种双向同步通信协议。通信的两端通过Clock（时钟脚）同步，并通过Data（数据脚）交换数据。采用FPGA将键盘输入字符码转换为ASCⅡ码，利于其他模块的应用。VGA（视频图形阵列）作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。利用FPGA产生的同步脉冲信号、列同步脉冲信号与RGB三色信号驱动VGA显示器，将PS/2键盘输入的字符显示在VGA显示器上面。 方案设计及工作原理 方案设计： 本电路总共分为分频模块、PS/2键盘输入模块、VGA驱动模块和字符码转换模块。各模块之间的关系如下图所示： 总原理图 工作原理： 对键盘按键进行扫描，采集按键的扫描码，通过外部字符转换程序，将扫描码转化为ASCII码，送入VGA驱动，进行字符的VGA显示。 总BDF图 各功能模块设计和仿真 分频电路： PLL分频输出只需要两个时钟频率，本设计电路需要25Mhz、65Mhz两个时钟信号。所以采用创建新模块PLL将50Mhz的总时钟分为25Mhz和65Mhz的时钟信号为键盘、VGA提供时钟信号。如图C0为KEYBARD部分提供时钟信号，C1为TRANSFORM与VGA提供时钟信号。原理图如图示： PS/2键盘输入电路： 本试验使用PS/2键盘，其接口规范定义如下： PS/2键盘都采取双向串行同步传输方式。双向式指既可以发送数据到主机，主机也可以发送数据到设备。串行指的是每次数据线上发送一位数据也要在时钟线上发一个脉冲数据才能被读入，在整个时钟脉冲作用下同步地收发数据。本实验只使用键盘到主机的通信。FPGA接收PS/2键盘发送一个字节可按下面的步骤进行： 时钟线电平，如果时钟线由高变低，则表示时钟线的下降沿到来。 检测数据线在时钟线的下降沿时是否为低，如果是则表示PS/2键盘有数据发送。 在下8个时钟线下降沿按从低位到高位接收数据。 在第十个时钟线下降沿接受奇校验位。 在第11个下降沿，如果数据线为高表示停止位，一帧数据接收结束。时序如下图所示： 数据格式1个起始位 总是逻辑0 8个数据位 （LSB）低位在前 1个校奇偶验位 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 行数据时序，顾名思义，也就是显示一行数据的时序。从图2-1可以看出，显示一行数据需要处理两件事情。第一：产生行同步 HSYNC。不难看出，HSYNC是一个脉冲信号，此信号的周期为： e=a+b+c+d，低电平时间为 a。其中 a、b、c、d均为时间信号，这些信号根据需要显示的分辨率不同而不同。第二：产生显示的数据（DATA）信号， 此信号为模拟信号，当在显示有效数据（Active video）内，DATA信号为0~0.714Vpp的模拟电压（R、G、B），根据分辨率的不同，DATA的采样率、点数也皆不相同。 帧数据时序与行时序类似，也就是显示一屏数据的时序。只是这里的基本单位为每行数据，而行数据里面的最基本单位为每个点。 上面提过，不同的分辨率，时序上的时间是不一样的。表2、表3 列出常用分辨率及时间参数 VGA驱动电路设计： 根据VGA的接口将VGA驱动模块化。设计有red[2..0]，green[2..0],blue[2..0],和行扫描，场扫描信号输出端口。该模块将字符转换的字符码送入VGA中，在显示器上能显示数字、英文字符、常用标点符号等字符，设置一个大小写标志指示灯，指示大小写转化是否切换，字符显示具有空格、退格、回车、一频显示完后能滚动显示等基本操作。由于采用1024×768的显示模式，选用65Mhz的时钟频率。该模块图如图6所示： VGA原理图 部分操作程序如下所示： --------