基于FPGA的标准PS_2键盘接口电路设计概要.docVIP

基于FPGA的标准PS_2键盘接口电路设计概要.doc

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一、引言 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。设计者除了可以自行设计扫描式矩阵键盘之外,还可以选择标准PS/2键盘实现人机交互。扫描式矩阵键盘虽然电路简单,但不具有通用性,当需要使用较多的按键输入时,则会占用较多的I /O 端口,在软件上则要进行上电复位、按键扫描及通信的处理,而且还要加上按键的去抖动处理,增大了系统软、硬件的开销,开发周期较长[1]。标准PS /2键盘由于接口通信协议简单,在系统中占用软硬件资源少,高可靠性,表达信息量大而得到了越来越广泛的应用[2]。 本文根据标准PS/2键盘的通信时序,用硬件描述语言Verilog HDL 设计了基于FPGA 的标准 PS/2键盘接口,通过本设计接口,完成把键盘按键扫描码转换成字符ASCII 码过程,成功实现了标准PS/2键盘到NiosII 嵌入式CPU 的数据单向通信。本 设计具有较好的通用性和可移植性,可取代自行设计扫描式矩阵键盘而用于嵌入式系统设计中。 二、标准PS/2键盘物理接口的定义及其连接图1为标准PS/2键盘mini-DIN 连接器,标准 PS/2键盘是通此连接器与外设相连接,其中,第1脚为Data(数据,第5脚为Clock(时钟,第3脚接地,第4脚接电源(5伏,第2与6脚保留。因标准PS/2键盘输出脚是采用集电极开路设计,因此,标准PS/2键盘与接口相连时,输出要接一个上拉电阻方可使用,如图2所示。 脚1Data 脚2保留 脚3接地脚4接电源脚5Clock 脚6保留 图1标准PS/2键盘mini-DIN 连接器 图2 标准PS/2键盘与接口的连接 三、标准PS/2键盘数据输出通信协议[3] 图3为标准PS/2键盘数据输出短帧格式,当 PS/2键盘要发数据时,首先要检查Clock 时钟脚的 电压情况,如电压为低电平,则表示主机抑制了通信,如电压为高电平,PS/2键盘获得发送数据的控制权。首先发送短帧数据格式的起始位(低电平,然后才发送数据(低位先发送,跟着发送奇校验位,最后才发送帧数据格式的停止位。当时钟为高电平时,改变数据,在时钟的下降沿时,PS/2键盘把数据锁存在Data 数据线上。 图3标准PS/2键盘数据输出短帧格式 南宁师范高等专科学校学报 2009年第3期JOURNAL OF NANNING TEACHERS COLLEGE 第26卷(总第66期 基金项目:广西壮族自治区教育厅科研项目,项目编号:200808LX382。收稿日期:2009-05-10 作者简介:杨秀增(1975-,男,湖南怀化人,广西民族师范学院物信系讲师,主要研究方向为嵌入式系统设计与应用;黎运宇(1974-,男,湖南张 家界人,广西民族师范学院物信系助教,主要研究方向为机械电子。 基于FPGA 的标准PS/2键盘接口电路设计 杨秀增,黎运宇 (广西民族师范学院 物理与信息技术系,广西 龙州 532400 摘要:键盘是嵌入式系统的重要的输入设备,是实现人机交互的重要的手段之一,随着标准PS/2键盘技术成熟和价格不断下降,在嵌入系统的设计中,用标准PS/2键盘取代自制简易的扫描式矩阵式键盘成为可能。 关键词:PS/2键盘;FPGA ;Verilog HDL 中图分类号:IP331.1文献标识码:A 文章编号: 1008-696X(200903-0129-03 129 ·· 四、标准PS/2键盘扫描码 现阶段的标准PS/2键盘是以第二套扫描码向外设传送信息的,扫描码有通码与断码两种类型。当键盘被按下或连续被按下时,键盘被接通,此时键盘发送通码或连续发送通码;当松开键盘的按键时,才发送断码。 根据键盘按键扫描码的不同,在此可将按键分为如下几类:[4] 第一类按键:通码为1字节,断码为0xF0+通码形式。如A键,其通码为0x1C,断码为0xF00x1C。 第二类按键:通码为2字节0xE0+0xXX形式,断码为0xE0+0xF0+0xXX形式。如right ctrl键,其通码为0xE00x14,断码为0xE00xF00x14。 第三类特殊按键有两个,print screen键通码为0xE00x120xE00x7C,断码为0xE00xF00x7C 0xE00xF00x12;pause键通码为0x E10x140x77 0xE10xF00x140xF00x77,断码为空。 本文只利用了标准PS/2键盘的第一类按键扫描码,并且只利用了扫描码的断码。 五、标准PS/2键盘接口电路的FPGA实现 利用硬件描述语言,对标准PS/2键盘数据输出短帧时序进行描述,其Verilog HDL语言源代码如下: module keyb_module( iclk0,//输入时钟 iclk,//键盘Clock idata,///键盘 odata,//ASCII码数据 req,//

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