?? 磁動(dòng)力電子--本站原創(chuàng)--小巧的鍵盤練習(xí)器 (下篇).htm
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border=0></A>作者：溫正偉 原載:無線電雜志</P></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P> <B>鍵盤─主機(jī)</B>：<BR> 圖七就是設(shè)備向鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)，PS2接口的時(shí)序圖。在無擊鍵發(fā)生時(shí)，DATA和CLK一直處于高電平狀態(tài)，當(dāng)有鍵被按下時(shí)，鍵盤先是檢查CLK線，看它是否是處在高電平，如果是處在低電平說明主機(jī)無空閑接收數(shù)據(jù)，這時(shí)鍵盤將會(huì)緩沖數(shù)據(jù)(不同的PS/2設(shè)備有不同的緩沖字節(jié)，鍵盤一般為16字節(jié)，鼠標(biāo)只有一個(gè)字節(jié))直到主機(jī)空閑CLK重新被拉高，鍵盤獲得總線權(quán)，這時(shí)鍵盤產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)在CLK線上輸出，同時(shí)每一個(gè)時(shí)鐘周期在DATA線上輸出一位數(shù)據(jù)。第1位為起始位為0，第2－9位為一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)由低位到高位依次輸出，第10位為奇校驗(yàn)位，用來錯(cuò)誤檢測，如果數(shù)據(jù)位中包含偶數(shù)個(gè)1校驗(yàn)位就會(huì)置1，如果數(shù)據(jù)位中包含奇數(shù)個(gè)1校驗(yàn)位就會(huì)置0，數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位總是奇數(shù)（這就是奇校驗(yàn)），第11為停止位表明一幀數(shù)據(jù)已發(fā)送完成，這時(shí)CLK也停止了時(shí)鐘信號(hào)的輸出電平拉回到高位。鍵盤向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)每幀數(shù)據(jù)有11位，產(chǎn)生11個(gè)時(shí)鐘，在編程時(shí)主機(jī)可以在時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)（或在下降沿）開始讀取DATA線上的數(shù)據(jù)。時(shí)鐘的頻率最高為33KHz，一般大多數(shù)都會(huì)使用10－20KHz，在編寫程序時(shí)這個(gè)是值得注意的，如果設(shè)備的發(fā)出的時(shí)鐘頻率為15KHz時(shí)，那么在每個(gè)時(shí)鐘周期的低電平時(shí)間約為40微秒，這就要求你的程序在讀取一位數(shù)據(jù)的時(shí)間不得超出40微秒。還有一點(diǎn)要注意的就是鍵盤每送出一幀數(shù)據(jù)后都不需要主機(jī)發(fā)送"接收完成"的回應(yīng)信號(hào)，也就是說無論主機(jī)是否接收到當(dāng)前的數(shù)據(jù)，鍵盤都會(huì)發(fā)送下一個(gè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)。<BR><BR></P>
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<TD><FONT
color=#000000>圖7：鍵盤-主機(jī)</FONT></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P><B> 主機(jī)－鍵盤：</B><BR> 圖八是主機(jī)向鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)，PS/2接口上的時(shí)序圖。首先要說的是無論是主機(jī)是收還是發(fā)數(shù)據(jù)，時(shí)鐘信號(hào)總是由設(shè)備所產(chǎn)生。主機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)到鍵盤時(shí)，要先把DATA和CLK線設(shè)置成"請求發(fā)送"狀態(tài)，做法是至少將CLK線拉低100微秒，接著拉低DATA線，釋放CLK線，主機(jī)等待鍵盤產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，在第1個(gè)時(shí)鐘周期的低電平起主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，由低位到高位依次發(fā)送，并發(fā)送奇校驗(yàn)位，在第11個(gè)時(shí)鐘周期DATA線被釋放，在第12個(gè)周期里，鍵盤會(huì)發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘周期的ACK信號(hào)(DATA被拉低)以通知主機(jī)已成功接收到數(shù)據(jù)，主機(jī)可以根據(jù)這個(gè)判斷鍵盤是否收到數(shù)據(jù)。主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到PS/2設(shè)備的數(shù)據(jù)幀就包括了12位，設(shè)備應(yīng)該在不超過10毫秒的間隔內(nèi)就要檢查CLK線是否被拉低，當(dāng)被拉低時(shí)設(shè)備將開始產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，并且時(shí)鐘脈沖的上升沿輸入八個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位并鎖存，而主機(jī)是在時(shí)鐘線為低發(fā)送數(shù)據(jù)，這和鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)是相反的。在主機(jī)把停止位發(fā)送后設(shè)備要應(yīng)答已接收到數(shù)據(jù)就把數(shù)據(jù)線拉低并產(chǎn)生最后一個(gè)時(shí)鐘脈沖，如果主機(jī)在第11個(gè)時(shí)鐘脈沖后不釋放數(shù)據(jù)線，設(shè)備將繼續(xù)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖直到數(shù)據(jù)線被釋放，然后設(shè)備將產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。另外主機(jī)可以在第11時(shí)鐘前中止當(dāng)前數(shù)據(jù)的傳送，做法是下拉時(shí)鐘線至少100微秒。<BR></P>
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<TR>
<TD><FONT
color=#000000>圖8：主機(jī)-鍵盤</FONT></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P> 上面的所提及的PS/2鍵盤通訊協(xié)議也適用于PS/2的鼠標(biāo)。</P>
<P> <B>鍵盤的編碼和軟件實(shí)現(xiàn)</B><BR> 如果你拆裝過鍵盤，就會(huì)發(fā)現(xiàn)鍵盤內(nèi)安裝了一個(gè)大型的按鍵矩陣，它們是由安裝在電路板上的鍵盤編碼器來監(jiān)視其狀態(tài)的，編碼器會(huì)監(jiān)視在一個(gè)時(shí)刻內(nèi)有那么鍵被按下、放開或主機(jī)發(fā)來了信號(hào)等等。最初的鍵盤是IBM用INTEL的8048制作鍵盤編碼器的，而主機(jī)內(nèi)的控制器則使用8042芯片，現(xiàn)在已有很多兼容的編碼器芯片如8049，HT82K628A,，EM83050H，鍵盤控制器更多的會(huì)整合到主機(jī)板的芯片組中去。編碼器的作用就是把鍵盤的事件作監(jiān)視并把它轉(zhuǎn)化為掃描碼，并以數(shù)據(jù)幀方式傳送到主機(jī)。<BR> 掃描碼根據(jù)不同的事件可以分為通碼和斷碼。通碼就是指鍵被按下時(shí)所要發(fā)送的掃描碼，斷碼則是鍵被放開時(shí)所要發(fā)送掃描碼。從XT到現(xiàn)代的鍵盤，一共發(fā)展了三套掃描碼，第一套掃描碼集是原始的XT掃描碼集絕大部分現(xiàn)在的鍵盤已不在支持，第二套掃描碼集是所有現(xiàn)代鍵盤默認(rèn)的掃描碼集，第三套掃描碼集為可選的PS/2掃描碼集但很少被使用。無論那套掃描碼集對應(yīng)所要表示的ASCII碼都是沒有規(guī)律可尋的，也就是你不能用一個(gè)簡單的計(jì)算公式根據(jù)按鍵的掃描碼得出所按的是什么鍵，一定要通過查表，表2表3表4就是現(xiàn)在最常用第二套掃描碼集，現(xiàn)在出售的鍵盤都會(huì)支持它。<BR> 那么如何知道按下一個(gè)或多個(gè)鍵時(shí)所產(chǎn)生的掃描碼值呢？例如按下了左SHIFT+A鍵時(shí)，這時(shí)鍵盤會(huì)發(fā)送什么樣掃描碼呢？先來說說整個(gè)擊鍵的過程，先按下左SHIFT鍵，再按下A鍵，釋放A鍵，釋放左SHIFT鍵，這些時(shí)間段內(nèi)分別產(chǎn)生了左SHIFT的通碼(12H)，A的通碼(1CH)，A的斷碼(F0H,1CH)，SHIFT斷碼(F0H,12H)，查表后可以得出產(chǎn)生了12H,1CH,F0H,1CH,F0H,12H這一連串的掃描碼，這些數(shù)據(jù)都是以上面所說的PS2通訊協(xié)議從鍵盤發(fā)向主機(jī)。用單片機(jī)解碼時(shí)，在程序中可以根據(jù)每個(gè)斷碼前一字節(jié)為FOH去判斷當(dāng)前的鍵是否釋放，同樣SHIFT、CTRL等功能鍵都可以在程序中用標(biāo)志位去進(jìn)行處理，具體的做法可以參考本文所附帶的單片機(jī)C51源碼。<BR> 如果你還沒有讀完下面一段就迫不及待的照上面的電路做了一個(gè)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)按NumLocK或CapsLock鍵時(shí)，并不像把鍵盤接入電腦主機(jī)那樣會(huì)點(diǎn)亮相應(yīng)的狀態(tài)指示燈。這是因?yàn)樵趯?shí)例所提供的程序中并沒有向鍵盤發(fā)送過任何的命令字。之前我們說過了主機(jī)向鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊過程，那么鍵盤的命令集又有什么呢？在表五中羅列了部分常用的命令字，要想得到更多的相關(guān)信息可以參看http://panda.cs.ndsu.nodak.edu/~achapwes/PICmicro/keyboard/atkeyboard.html（英文）。要注意的是每次從主機(jī)發(fā)送命令字節(jié)到鍵盤，鍵盤都會(huì)返回一個(gè)0xFA字節(jié)回應(yīng)主機(jī)已收到命令，但Resend和Echo命令的回應(yīng)除外。主機(jī)在發(fā)送下一個(gè)字節(jié)給鍵盤之前要先等待鍵盤應(yīng)答字節(jié)，如在一段時(shí)內(nèi)沒有收到可以判斷為通訊超時(shí)。鍵盤回應(yīng)任何命令后會(huì)清除自己的輸出緩沖區(qū)。<BR> 在本文所附帶的實(shí)例原碼中，應(yīng)用了單片機(jī)的外部中斷去做鍵盤的接收，并把中斷設(shè)為低電平有效，也就是說在鍵盤時(shí)鐘的低電平時(shí)中斷程序才讀取DATA線上的數(shù)據(jù)，當(dāng)中斷進(jìn)行11次后說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢，轉(zhuǎn)向掃描碼的判斷和ASCII碼的轉(zhuǎn)換程序，轉(zhuǎn)換的方式先去掉斷碼，保留通碼，用通碼去查表，因此筆者在SCANCODES.h中定義了常用鍵的通碼以及與之相對應(yīng)的ASCII碼，當(dāng)查到有相對應(yīng)的值時(shí)，就轉(zhuǎn)去LCM的顯示函數(shù)進(jìn)行顯示處理。更多相關(guān)資料和更新版本的源碼請?jiān)L問筆者的主頁<A
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target=_blank>http://www.cdle.net/</A>或參與<A
href="http://www.cdle.net/bbs"
target=_blank>http://www.cdle.net/bbs</A>的論壇討論。</P>
<P></P>
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