单片机驱动PS/2键盘

PS/2简介

 PS/2设备有主从之分,主设备采用Female插座,从设备采用Male插头.现在广泛使用的PS/2键盘鼠标均在从设备方式下工作.PS/2接口的时钟
与数据线都是集电极开路结构,必须外接上拉电阻(一般上拉电阻设置在主设备中).主从设备之间数据通信采用双向同步串行方式传输,时钟信号由从设备产生.

1.1 从设备到主设备的通信
    当从设备向主设备发送数据时,首先检查时钟线,以确认时钟线是否为高电平.如果是高电平,从设备就可以开始传输数据;反之,从设备要等待获得总线的控制权,才能开始传输数据.传输的每一帧由11位组成,发送时序及每一位的含义如图2所示.

 
    每一帧数据中开始位总是为0,数据校验采用奇校验方式,停止位始终为1.从设备到主设备通信时,从设备总是在时钟线为高时改变数据线状态,主设备在时钟下降沿读人数据线状态.

1.2 主设备到从设备的通信
    主设备与从设备进行通信时,主设备首先将时钟线和数据线设置为“请求发送”状态,具体方式为:首先下拉时钟线至少100us抑制通信,然后下拉数据线“请求发送”,最后释放时钟线.在此过程中,从设备在不超过10us的间隔内必须检查这个状态,当设备检测到这个状态时,它将开始产生时钟信号.此时数据传输的每一帧由12位构成,其时序和每一位含义如图3所示.

 
    与从设备到主设备通信相比,其每帧数据多了一个ACK位.这是从设备应答接收到字节的应答位,由从设备通过拉低数据线产生,应答位ACK总
是为0.主设备到从设备通信过程中,主设备总是在时钟线为低电平时改变数据线的状态,从设备在时钟上升沿读人数据线状态.

2.1 PS/2键盘的编码
    目前,PC机使用的PS/2键盘都默认采用第2套扫描码集.扫描码有两种不同的类型:“通码(make code)”和“断码(break code)”.当一个键被按下或持续按住时,键盘会将该键的通码发送给主机;而当一个键被释放时,键盘会将该键的断码发送给主机.根据键盘按键扫描码的不同,可将按键分为3类:
第1类按键 通码为一个字节,断码为0xF0+通码形式.如A键,其通码为0x1C;断码为0xF0 0x1C.
第2类按键 通码为两字节0xE0+0xXX形式,断码为0xE0+0xF0+0xXX形式.如Right Ctrl键,其通码为0xE0 0x14;断码为0xE0 0xF0 0x14.
第3类特殊按键 有两个,Print Screen键,其通码为0xE0 0x12 0xE0 0x7C;断码为0xE0 0xF0 0x7C 0xE0 0xF0 0x12.Pause键,其通码为0xE1 0x14 0x77 0xE1 0xF0 0xl4 0xF0 0x77;断码为空.
    组合按键扫描码的发送是按照按键发生的次序,如按下面顺序按左Shift十A键:① 按下左Shift键;② 按下A键;③ 释放A键;④ 释放左Shift键,那么计算机上接收到的一串数据为0x12 0x1C 0xF0 0x1C 0xF0 0x12.

2.2 PS/2键盘的命令集
    主机可通过向PS/2键盘发送命令对键盘进行设置或者获得键盘的状态等操作.每发送一个字节,主机都会从键盘获得一个应答0xFA(“重发
resend”和“回应echo”命令例外).驱动程序在键盘初始化过程中所用的指令:0xED,主机在该命令后跟随发送一个参数字节,用于指示键盘上Num Lock,Caps Lock,Scroll Lock Led的状态;0xF3,主机在这条命令后跟随发送一个字节参数定义键盘机打的速率和延时;0xF4,用于当主机发送0xF5禁止键盘后,重新使能键盘.

 

连接电路图：

设计程序思路：

采用状态机思想来解码一帧数据，定义四个状态：PS_IDLE 、PS_START、PS_PARITY、PS_STOP

PS_IDLE状态接受起始码，并判断起始码是否有效；PS_START状态接受8位数据；PS_PARITY状态接受奇偶校验位；PS_STOP接受停止为，并奇偶校验数据，同时处理shift按键以及断码问题；

定义结构体

typedef struct ps2_frame
{
 uchar state ;//状态
 uchar data ;//数据
 uchar temp ;//用于移位
 uchar parity ;//奇偶校验位
 uchar count ;//1的位数由于奇偶校验
 uchar ready ;//一帧数据接受完毕
 uchar shift ;//shift键是否按下
 uchar down ;//按键是否弹起
} ps2_frame ;

下面是程序：

头文件

#include "main.h"

#define PS_DATA  RA1
#define PS_CLK RB0

#define PS_IDLE 0x01
#define PS_START 0x02
//#define PS_DATA 0x03
#define PS_PARITY 0x04
#define PS_STOP 0x05
//#define PS_ACK
typedef struct ps2_frame
{
 uchar state ;//状态
 uchar data ;//数据
 uchar temp ;//用于移位
 uchar parity ;//奇偶校验位
 uchar count ;//1的位数由于奇偶校验
 uchar ready ;//一帧数据接受完毕
 uchar shift ;//shift键是否按下
 uchar down ;//按键是否弹起
} ps2_frame ;

void init_ps2() ;
uchar ps_decoding(uchar data,uchar shift) ;
#endif

 

初始化和解码子程序以及解码表

#include "ps2.h"

const uchar unshifted[][2]=   //shift键没按下译码表
{  
  0x0e,'`',
  0x15,'q',
  0x16,'1',
  0x1a,'z',
  0x1b,'s',
  0x1c,'a',
  0x1d,'w',
  0x1e,'2',
  0x21,'c',
  0x22,'x',
  0x23,'d',
  0x24,'e',
  0x25,'4',
  0x26,'3',
  0x29,' ',
  0x2a,'v',
  0x2b,'f',
  0x2c,'t',
  0x2d,'r',
  0x2e,'5',
  0x31,'n',
  0x32,'b',
  0x33,'h',
  0x34,'g',
  0x35,'y',
  0x36,'6',
  0x39,',',
  0x3a,'m',
  0x3b,'j',
  0x3c,'u',
  0x3d,'7',
  0x3e,'8',
  0x41,',',
  0x42,'k',
  0x43,'i',
  0x44,'o',
  0x45,'0',
  0x46,'9',
  0x49,'.',
  0x4a,'/',
  0x4b,'l',
  0x4c,';',
  0x4d,'p',
  0x4e,'-',
  0x52,'/'',
  0x54,'[',
  0x55,'=',
  0x5b,']',
  0x5d,'//',
  0x61,'<',
  0x69,'1',
  0x6b,'4',
  0x6c,'7',
  0x70,'0',
  0x71,'.',
  0x72,'2',
  0x73,'5',
  0x74,'6',
  0x75,'8',
  0x79,'+',
  0x7a,'3',
  0x7b,'-',
  0x7c,'*',
  0x7d,'9',
  0,0
};
const uchar shifted[][2]=      //shift键按下译码表
{
  0x0e,'~',
  0x15,'Q',
  0x16,'!',
  0x1a,'Z',
  0x1b,'S',
  0x1c,'A',
  0x1d,'W',
  0x1e,'@',
  0x21,'C',
  0x22,'X',
  0x23,'D',
  0x24,'E',
  0x25,'$',
  0x26,'#',
  0x29,' ',
  0x2a,'V',
  0x2b,'F',
  0x2c,'T',
  0x2d,'R',
  0x2e,'%',
  0x31,'N',
  0x32,'B',
  0x33,'H',
  0x34,'G',
  0x35,'Y',
  0x36,'^',
  0x39,'L',
  0x3a,'M',
  0x3b,'J',
  0x3c,'U',
  0x3d,'&',
  0x3e,'*',
  0x41,'<',
  0x42,'K',
  0x43,'I',
  0x44,'O',
  0x45,')',
  0x46,'(',
  0x49,'>',
  0x4a,'?',
  0x4b,'L',
  0x4c,':',
  0x4d,'P',
  0x4e,'_',
  0x52,'"',
  0x54,'{',
  0x55,'+',
  0x5b,'}',
  0x5d,'|',
  0x61,'>',
  0x69,'1',
  0x6b,'4',
  0x6c,'7',
  0x70,'0',
  0x71,'.',
  0x72,'2',
  0x73,'5',
  0x74,'6',
  0x75,'8',
  0x79,'+',
  0x7a,'3',
  0x7b,'-',
  0x7c,'*',
  0x7d,'9',
  0,0
};

void init_ps2()
{
 ADCON1=0X07;//A口为普通IO
 TRISA1=1 ;
 INTCON=0 ;
 INTEDG=1 ;
 INTE=1 ;
 PEIE=1 ;
 GIE=1 ;
}

uchar ps_decoding(uchar data,uchar shift)
{
 uchar temp ,i=0;
 if(shift)
 {
  while(i!=255)
  {
   if(shifted[i][0]==data)
   {
    temp=shifted[i][1] ;
    break ;
   }
   i++ ;
  }
 }
 else
 {
  while(i!=255)
  {
   if(unshifted[i][0]==data)
   {
    temp=unshifted[i][1] ;
    break ;
   }
   i++ ;
  }
 }
 return temp ;
}

主程序：

#include "main.h"
#include "t232.h"
#include "ps2.h"

ps2_frame ps_frame ;
void interrupt main_int()
{
 if(INTF)//下降沿触发
 {
  GIE=0 ;
  INTF=0 ;
  switch(ps_frame.state)
  {
   case PS_IDLE :
    if(!PS_DATA)
    {
     ps_frame.ready=0 ;
     ps_frame.state=PS_START ;
     ps_frame.temp = 1 ;
     ps_frame.count = 0 ;
     ps_frame.data=0 ;
    }
    else
     ps_frame.state=PS_IDLE ;
    break ;
   case PS_START :
    if(PS_DATA)
    {
     ps_frame.data=ps_frame.data|ps_frame.temp ;
     ps_frame.count++ ;
    }
    ps_frame.temp=ps_frame.temp<<1 ;
    if(!ps_frame.temp)
     ps_frame.state=PS_PARITY ;
    break ;
   case PS_PARITY :
    ps_frame.parity=PS_DATA ;
    ps_frame.state=PS_STOP  ;
    break ;
   case PS_STOP :
    if(PS_DATA)
    {
     if(ps_frame.parity)
     {
      if(ps_frame.count%2==0)
       ps_frame.ready=1 ;
       
     }
     else
     {
      if(ps_frame.count%2==1)
       ps_frame.ready=1 ;
     }
     switch(ps_frame.data)//处理通码和断码
     {
      case 0xF0 :
       ps_frame.down=0 ;
       ps_frame.ready=0 ;
       break ;
      case 0x12 :
       if(!ps_frame.down)
        ps_frame.shift=0 ;
       else
        ps_frame.shift=1 ;
       ps_frame.ready=0 ;
       break ;
      case 0x59 :
       if(!ps_frame.down)
        ps_frame.shift=0 ;
       else
        ps_frame.shift=1 ;
       ps_frame.ready=0 ;
       break ;
      default :
       if(!ps_frame.down)
       {
        ps_frame.ready=0 ;
        ps_frame.down=1 ;
       }
       break ;
     }
    }
     
     ps_frame.state = PS_IDLE ;
    break ;
   default :
    break ;
  }
 }
 GIE=1 ;
}

void init_all()
{
 init_232() ;
 init_ps2() ;
 ps_frame.state = PS_IDLE  ;
 ps_frame.shift=0 ;
 ps_frame.down = 0 ;
}
void main()
{
 const char str[]= "hello world !" ;
 uchar temp ;
 init_all() ;

 send_str(str) ;//测试串口
 while(1)
 {
  if(ps_frame.ready)
  {
   temp=ps_decoding(ps_frame.data,ps_frame.shift) ;

   put_char(temp) ;
   ps_frame.ready=0 ;
  }
 } 
}