PS2键盘接口模块设计文档.doc

PS2键盘接口总体设计方案 本文描述PS2键盘接口模块的功能，接口，时序和实现方案。1功能 本设计模块能够识别PS2键盘对PS2键盘产生的通码和断码进行采集，辨别和存储，然后把PS2键盘的通码转换成ASCII码，进行数据的传输并且产生中断信号。端口定义端口名输入/输出端口描述clkIn时钟，频率为2.048Mhz，占空比为50%。resetIn异步复位信号ps2_clk,InPS2键盘时钟ps2_data,InPS2键盘数据ps2key_dataOut接收到的PS2键盘对ASCII码RIOut接收完成中断信号2接口说明 图 1 PS/2 硬件接口外形图 module ps2key(sys_clk, /输入,系统时钟 reset, /输入,复位端 ps2_clk, /输入,PS2键盘时钟 ps2_data, /输入,PS2键盘数据 ps2key_data, /输出,接收到的PS2键盘对ASCII码 RI /输出,接收完成中断信号 );input sys_clk; input reset; input ps2_clk; input ps2_data; output7:0 ps2key_data; output RI;3时序说明PS/2 协议是一种双向半双工串行通信协议，时钟信号由键盘产生，最大时钟频率为33kHz,推荐频率在15kHz。通信两端通过Clock同步，通过Data 交换数据，任何一方如果想禁止另一方通信时，只需将Clock 拉到低电平。其传输时序根据传输的方向不同分为发送和接收两个不同时序逻辑，图2 是从键盘到主机的时序图。图2 键盘发送数据时序图其中：Start：起始位，总为0（低电平）Data0Data7：8 位数据位（低位在前，高位在后）Parity：奇偶校验位（为奇校验）Stop：停止位，总为1（高电平）当键盘要向主机通信时，键盘总是首先检查时钟线是否为高电平，如果不是则表明是主机正在通信，必须缓冲要发送的数据直到重新获得总线的控制权（键盘有16 个字节的缓冲区），即等到时钟线是高电平才能发送数据。而且从键盘到主机的数据只能在时钟的下降沿时才能被读取。4实现方案本设计采用移位寄存的方式采集PS2的串行输出数据，然后截取出有效的数据段，通常是以字节为单位。下来对有效数据段进行判别通码和断码，在接受到断码后，再对通码进行存储并且转换成ASCII码。其中断码标志位与中断信号的关系如下图： Verilog设计代码如下：/-/每个PS2键盘时钟下降沿进行处理数据/- reg duanmaF; /断码标志位 reg3:0 cnt; /计数器 reg9:1 data_reg; /接收缓冲寄存器 reg start; /起始标志 reg 7:0 ps2_buf; always (posedge sys_clk or negedge reset) begin if(!reset)/如果是复位信号 begin cnt=0;data_reg=0;start=0;duanmaF=0; end else begin if(nDone)/如果是PS2时钟的下降沿 begin /先进行起始位的判断 if(!start) begin if(ps2_data=0) begin start=1b1;cnt=cnt+1;end/检测起始位,如果为0则开始接收数据 else begin data_reg=0;cnt=0; end /否则丢弃数据 end/如果正确接收到起始位 else begin cnt0)&(cnt10)/获取第19位数据,其中第9位为奇校验位 begin if(ps2_data) data_regcnt=10) /当计数器记到10时为停止位,既完整的一帧数据为11位 begin if(data_reg9:1)/进行奇校验,判断数据是否接收正确 begin if(data_reg8:1=8b11110000) duanmaF=1; else begin duanmaF=0; ps2_buf=data_reg8:1; /将接受到的通码放入ascii码转换寄存器 end end start=0; cnt=0; data_reg=0; end end end endend/-/中断信号RI发生/-wire RI; /采集完成，产生的中断标志assign RI=(duanmaF=1b0)?1b1:1b0;endmodulePS2键盘接口验证方案 1验证对象和目的本验证方案将描述对PS2键盘接口模块的验证。在本文中验证指把PS2键盘接口模块作为黑盒子、使用软件工具进行对其功能进行验证。验证完成后，再利用SOPC和NIOSII搭建成系统，下载到ALTERA DE2开发板进行验证。在本验证过程中将验证以下内容：1.1复位验证1.2寄存器验证1.3各种功能的验证1.4利用LCD16207控制器和DE2开发板验证2环境及工具 本验证方案使用QuartusII软件中的仿真工具，LCD16207控制器和ALTERA DE2开发板。PS2键盘接口功能仿真报告1用QuartusII仿真工具进行功能仿真，结果如下图： 1用DE2开发板进行功能仿真，结果见实物演示。总结：通过PS2键盘接口验证方案中所描述的仿真软件工具的仿真和下载到开发板上显示结果，都没有错误。由此得出PS2键盘接口模块的设计方案是可行的。课程设计心得体会这次课程设计，使我对本次课程设计所使用到的软件有了更熟练地使用，同时也使我对verilog设计语言有更好的理解。在课程设计中，我碰到了很多软件上这里那里的问题，可我还是耐心的查阅资料和请教老师或同学。通过老师和同学的指导和探讨，