ps键盘接口设计-基于fpga的现代数字系统设计

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1、研究生课程设计报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计设计名称：PS/2键盘接口设计姓名：学号:课程教师：起止日期：2016,西南科技大学信息工程学院制2设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：PS/2键盘接口设计起止日期：2016,12,21至2016，12，28课程教师：设计要求：（1）通过对PS/2键盘接口信号的定义，采用VerilogHDL模拟PS/2键盘的传输协议，并用2个数码管显示按键的通码值。（2）完成系统的设计、仿真。（3）合理设计下载测试平台，进行下载测试。2设计题目一、设计目的和意义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。除了

2、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。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本设计根据PS/2键盘的通信时序，利用VerilogHDL硬件描述语言来设计PS/2接口键盘的输入识别电路，并在CPLD/FPGA上实现，避免了硬件电路的焊接与测试。VerilogHDL语言

3、满足数字系统设计和综合的所有要求，设计中充分运用VerilogHDL层次化与模块化的思想，使整个设计过程简单、灵活。同时运用EDA工具ISEDesignSuite10.1验证设计。经过对系统进行编译、仿真、测试，完成把键盘按键扫描码转的通码的显示，成功实现PS/2接口键盘的输入识别及显示的功能。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许多嵌入式系统设计中。二、设计原理1PS/2模块1.1、SP/2键盘接口PS/2通信协议是一种双向同步串行通迅协议。通迅的两端通过CLOCK（时钟信号端）同步，并通过DATA（数据端口）交换数据。任何一方如果想要抑制另外一方

4、的通迅时，只需要把CLOCK拉到低电平。PS/2控制接口仅使用到两条传输端口，一为频率端口，另一则为数据端口如图2.1所示，且此传输埠必为三态并具有双向特性。PS/2传输产品上，常见为鼠标与键盘，两者的驱动原理均相同，仅扫描码不同。以PS/2键盘为例进行说明Male(Plug)Female(Socket)6-pinMini-DIN(PS/2):1-Data2-NotImplemented3-Ground4-Vcc(+5V)5-Clock6-NotImplemented图1PS/2端口脚位定义131.1数据格式表1数据帧格式1个起始位总是逻辑08个数据位（LSB）低位在前1个奇偶校验

5、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中，如果数据位中1的个数为偶数，校验位就为1；如果数据位中1的个数为奇数，校验位就为0；总之，数据位中1的个数加上校验位中1的个数总为奇数，因此总进行奇校验。PS/2设备的clock和data都是集电极开路的，平时都是高电平。当PS/2设备等待发送数据时，它首先检查clock是否为高。如果为低，则认为PC抑制了通讯，此时它缓冲数据直到获得总线的控制权。如果clock为高电平，PS/2则开始向PC发送数据。一般都是由PS/2设备产生时钟信号。发送按帧格式。数据位在clock为高电平时准备好，在clock下降沿被PC读入。

6、数据从键盘/鼠标发送到主机或从主机发送到键盘/鼠标，时钟都是PS/2设备产生.主机对时钟控制有优先权，即主机想发送控制指令给PS/2设备时，可以拉低时钟线至少100μS，然后再下拉数据线，最后释放时钟线为高。PS/2设备的时钟线和数据线都是集电极开路的，容易实现拉低电平。1.3、数据发送时序从ps/2向PC机发送一个字节是可按照下面的步骤进行的，只要满足它的时序就能实现功能。图2键盘接口时序(a)键盘发送时序；(b)键盘接收时序1.4、键盘的返回值13现在PC机使用的PS/2键盘都默认采用第二套扫描码集，扫描码有两种不同的类型：通码(makecode)和断码(breakcode)。

7、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。第二套通码都只有一个字节宽，但也有少数“扩展按键”的通码是两字节或四字节宽，这类码的第一个字节总是0xE0。与通码一样，每个按键在释放的时候，键盘就会发送一个断码。每个键也都有它自己的唯一的断码，断码与断码之间存在着必然的联系。多数第二套断码有两个字长，它们的第一个字节是0xF0，第二个字节就是对应按键的通码。扩展按键的断码通常有三个字节，前两个字节0xE0和0