电子信息课程报告-ps2键盘接口设计与vga显示控制

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1、电子信息工程专业综合设计（报告）（课程设计）题目PS/2键盘接口设计与VGA显示控制二级学院电子信息及自动化学院专业电子信息工程班级110070201学生姓名唐建华学号11007990224指导教师包明、黄丽雯时间2013.9.23-10.18第21页共21页题目：PS/2键盘接口设计与VGA显示控制摘要：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。标准PS/2键盘接口协议简单，在系统中占用资源少，高可靠性，表达信息量大。本设计依据PS/2的通信时序，利用硬件描述语言来设计键盘的输入识别电路，并在FPGA上实现。VGA（VideoGraphicsArray）即视频图

2、形阵列，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，通过VGA与显示器进行通信。本设计通过FPGA对RGB信号、行信号、场信号的控制，参照相关标准，实现对VGA的控制。本次设计运用了QuartusII软件平台，VHDL、VerilogHDL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VGAFPGA硬件描述语言一、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

3、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。二、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：第21页共21页分频模块PS2键盘输入VGA驱动字符码转换VGA显示50MHz时钟总原理图工作原理：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

4、为ASCII码，送入VGA驱动，进行字符的VGA显示。总BDF图一、各功能模块设计和仿真第21页共21页分频电路：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

5、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：第21页共21页（1）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。（2）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。（3）在下8个时钟线下降沿按从低位到高位接收数据。（4）在第十个时钟线下降沿接受奇校验位。（5）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：从键盘/鼠标发送到主机的数据是在时钟的下降沿时被读取，而从主机发送到键盘/鼠标

6、是在时钟的上升沿时被读取。主机要传送的数据包含了11~12位，组成一帧数据，格式如下：1个起始位总是逻辑08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11个应答位仅用在主机对设备的通讯中表1键盘收发数据格式PS/2键盘设计电路PS/2键盘输入电路，是用25Mhz的系统时钟对键盘按键进行扫描，读取某一个键其断码值。在PS/2的键盘时钟上升沿捕获进程，与此同时PS/2的数据端口将停止位，奇偶校验位，和按下键的断码，传送到数据总线上，便于VGA显示器读取。这里采用接收PS/2键盘按键弹起来断码中的通码，其数据处理过程如下：第21页共21页-----------------

7、--------------------------------------------------------------process(clk)--对接收到的ps/2键盘数据分析处理beginif(clk'eventandclk='1')thenif(cnt=8)thenif(shiftdata="11110000")thenflag<='1';--接收到断码的“F0”,则表示有键弹起，否则表示有按键按下elseflag<='0