PS2键盘双向数据收发器设计与实现.doc

PS2键盘双向数据收发器设计与实现 　　摘要:该文介绍了基于TMS320LF2407A 的PS2协议双向键盘数据收发器的设计方案与实现过程,并对PS2协议及其硬件电路进行了分析,并重点讲述了其软件设计流程。 　　关键词:PS2键盘;数据收发器;RS232接口;硬件 　　中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5365-02 　　PS2 Keyboard, Two-way Data Transceiver Design and Implementation 　　TANG Hong-jun 　　(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China) 　　Abstract: This paper introduces the two-way PS2 Keyboard data transceiver design and realization process based on the PS2 agreement of TMS320LF2407A,and analyzes the PS2 agreement, hardware protocol, and highlight its software design process 　　Key words: PS2 keyboard; data transceivers; RS232 interface; hardware 　　PS2接口设备如鼠标、键盘、POS机等已广泛地应用于许多现代人机交互设备中,而键盘作为许多嵌入式PC的标准外围输入设备,其所遵循PS2协议规范是一致的。但是我们在具有特殊要求的新型键盘设计过程中,常会遇到所开发的键盘与某些主板不兼容等问题,这时我们迫切地想知道主机与键盘具体的通信过程及通所交互的数据内容。本文介绍了一种用TMS320LF2407A设计实现的主机与键盘交互数据监测器。 　　1 数据收发器硬件设计 　　数据收发器主要采集主机及键盘间的双向数据,然后经CPU处理后通过RS232接口传送到本地PC机显示出来,供键盘开发者了解主机与键盘间的具体通讯情况。数据收发器与设备连接如图1所示。数据收发器通过PS2接口的三支路电缆连接到目标PC机与键盘之间的通讯链路上,接收到PS2总线上的数据后通过具有RS232接口的本地PC机显示。 数据收发器硬件原理如图2所示。数据收发基于TMS320LF2407A单片DSP芯片,由PS2接口模块及RS232接口模块组成。 　　2 PS2接口原理及设计 　　PS/2协议是外设与主机之间通信的一种同步双向串行协议。在该协议中主机拥有较高的优先级,在一定条件下可以终止外设正在进行的发送过程。PS/2协议采用的传送数据帧的格式为:1位起始位(0)、8位数据位、1位奇偶校验位、1位停止位(1)。数据发送 时低位在前,高位在后。外设每收到主机发来的1帧数据,都要紧随该帧的停止位发送一个握手位ACK(0)应答主机。然后,外设还要发1帧应答数据(0xF0),表示外设已经完整地接收到了主机的命令;而主机则不需发送握手位,也不需要发送应答帧。PS2协议采用设备提供时钟,当时钟线和数据线均为高电平时,允许键盘发送数据,系统将接收数据;当时钟线被拉为低电平时,表明系统禁止数据传输 。图3给出了键盘到主机的发送时序,包含1个低电平触发的起始位、8位数据位、1个奇校验位和1个高电平的结束位。每位在时钟的下降沿被主机读入。 　　若时钟线出现高电平,数据线出现低电平,表明系统请求发送,键盘准备产生同步时钟脉冲串,并接收数据。包含了1个低 电平触发的起始位、8位数据位、1个奇校验位、1个应答位、1个高电平的结束位。图4为时序图。键盘在时钟的上升沿读入数据。 　　PS2接口硬件原理如图5所示。通过DSP的两个IO口来探测并接收总线上的数据,由于TMS320LF2407采用3.3V供电,而PS2接口为5V供电,并且此两个IO口均设置为输入口,所以电路中加入了R1、R2两个限流电阻以保护DSP不受损坏。同时由于主机PS2接口为漏极开路结构,在本电路中加入了R3、R4两个上拉电阻以提供DATA、CLK线上所需5V的高电平。本设计中R1、R2为1K电阻,R3、R4为10K电阻。 　　3 RS232接口设计 　　RS232接口硬件原理如图6所示。该电路采用了符合RS232标准的驱动芯片AD101E。由于TMS320LF2407为3.3V供电,所以在AD101E与TMS320LF2407A之间需加电平匹配电路,整个电路接口简单、可靠性高。在DSP UART的输出口加入了一个二极管及10K的上拉电阻,使其输