PS/2標準鍵盤與單片機的連接

鄔法磊，李曉陽，塵 源

（青島理工大學，山東 青島266033）

1 引言

專用鍵盤常用作單片機系統中的輸入設備，因為要單獨設計，不免存在設計制作成本高，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用系統中使用專用鍵盤顯得更不合時宜。由于PS/2鍵盤應用較為廣泛，且滿足多系統要求，所以本文考慮將PS/2標準鍵盤應用到單片機系統中，既節約了制造成本，又可以滿足按鍵要求多的諸多場合，具有一定的實際意義。

2 PS/2鍵盤的接口和通信協議

2.1 接口的物理特性

與單片機相連的是CLOCK和DATA引腳，單片機通過這兩個引腳實現了與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的通信協議

ps/2通訊協議是一種雙向同步串行通訊協議。通訊的兩端通過CLOCK同步，時鐘信號總是由鍵盤發出，并通過DATA交換數據。鍵盤向主機發送數據時，首先檢查CLOCK是否為高電平。如果不是，那么主機抑制了通訊。具體時序如圖2所示，其中主機一直為高電平。

每一幀數據中開始位總是為0，數據校驗采用奇校驗方式，停止位始終為1。從設備到主設備通信時，從設備總是在時鐘線為高時改變數據線狀態，主設備在時鐘下降沿讀入數據線狀態。

圖2 單片機接收時序

2.3 掃描碼

目前，PC機使用的PS/2鍵盤都默認采用第二套掃描碼。掃描碼有兩種不同的類型：“通碼（make code）”和“斷碼（break code）”。當一個鍵被按下或持續按住時，鍵盤會將該鍵的通碼發送給主機。而當一個鍵被釋放時，鍵盤會將該鍵的斷碼發送給主機。例如，按下A鍵，通碼為0x1c，松開按鍵時，斷碼為0xF0 0x1c.

根據鍵盤按鍵掃描碼的不同，可將按鍵分為3類：

第1類按鍵通碼為一個字節，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，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送是按照按鍵發生的次序，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，那么計算機上接收到的一串數據為0×12 0×1C0×F0 0×1C0×F0 0×12.在文中的驅動程序設計中，就是根據按鍵的分類對其分別進行處理。

3 軟硬件設計

3.1 硬件設計

PS/2鍵盤與單片機的連接方式如圖3所示。P3.0接 PS/2數據線；P3.2（INT0）接 PS/2時鐘線。因為單片機的P3口內部是帶上拉電阻的，所以PS/2的時鐘線和數據線可以直接與單片機的P3相連接。單片機接收鍵盤數據時，數據線上的信號在時鐘為低時已經穩定，所以可以采用中斷方式實現接收數據（圖3）。

圖3 硬件設計

3.2 軟件設計

軟件流程如圖4。

本文程序通過中斷的方式接收按鍵值，轉換代碼后送給LCD1602顯示，中斷程序如下：

void Keyboard＿out（void）interrupt 0

｛

if（（IntNum ＞0）＆＆（IntNum ＜9））

｛

KeyV＝KeyV＞＞1；//因鍵盤數據是低＞＞高，結合上一句所以右移一位

圖4 軟件流程

if（Key＿Data）

KeyV＝ KeyV｜0x80；//當鍵盤數據線為1時到最高位

｝

IntNum＋＋；

while（！Key＿CLK）；//等待PS/2CLK拉高

if（IntNum ＞10）

｛

IntNum＝0；//當中斷11次后表示一幀數據收完，清變量準備下一次接收

BF＝1；//標識有字符輸入完了

EA＝0；//關中斷等顯示完后再開中斷

｝

4 結語

本文著重介紹了PS/2通信協議，并將其應用到單片機系統中，可以應用到按鍵要求多的一些場合，而且對于設計專用鍵盤也有一定的指導意義。

[1]胡汗才.單片機原理及系統設計[M].北京：清華大學出版社，2002.

[2]孫德文.微型計算機技術[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]寧 飛，王維華，孔 宇.微型計算機原理與接口實踐[M].北京：清華大學出版社，2006.