PS2键盘介绍(上)PPT学习课件

BIOSTeam Carol2012 05 08 PS 2Keyboardintroduction 1 内容索引 1键盘概述2键盘的工作原理3KBC8042介绍4BDA与键盘中断 1键盘概述 1 1键盘的发展1 2键盘的分类 返回主页 1 1键盘的发展 图1 1IBMPC XTKeyboard 返回本节 1 1 1第一代键盘 1 1键盘的发展 返回本节 图1 2IBMATKeyboard 1 1 2第二代键盘 图1 3IBMPS 2Keyboard 返回本节 1 1键盘的发展 1 1 3第三代键盘 返回本节 ModernAT PS 2compatiblekeyboards现代AT PS 2兼容键盘 任意数目的按键通常是101或1045脚或6脚连接器通常包括了适配器双向串行协议保证兼容第二套扫描码集应答所有的命令 但可能某些命令不作用 注 XT键盘使用的协议与AT和PS 2系统完全不同 即与现代PC不兼容 但可以通过开关或者自适应的方法使之兼容 1 1键盘的发展 1 1 4现代键盘 机械键盘 Mechanical 采用类似金属接触式开关 工作原理是使触点导通或断开 特点 工艺简单 噪音大 易维护 导电橡胶式键盘 ConductiveRubber 触点的结构是通过导电橡胶相连 内部有一层凸起带电的导电橡胶 每个按键都对应一个凸起 按下时把下面的触点接通 特点 它是机械键盘向薄膜键盘的过渡产品 塑料薄膜式键盘 Membrane 内部共分四层 实现了无机械磨损 特点 低价格 低噪音和低成本 已占领市场绝大部分份额 无接点静电电容键盘 Capacitives 利用电容开关的原理 通过按键时改变电极间的距离引起电容容量改变 电流和电压变化 产生输入信号从而驱动编码器 特点 无磨损且密封性较好 1 2 1键盘的结构 1 2键盘的分类 返回本节 1 2键盘的分类 早期出现AT接口 即为5PIN 也称 大口 目前AT接口已很少见 但如果想用AT接口的键盘 还需用一个 PS 2转AT 转接头就可以了 1 2 2键盘的接口 图1 4AT接口信号 返回本节 1 2键盘的分类 1 2 2键盘的接口 现在主流的是PS 2接口 即为6PIN 也称 小口 键盘和鼠标都可以使用PS 2接口 按照PC 99颜色规范 鼠标通常是浅绿色接口 键盘是紫色接口 图1 6PS 2接口 返回本节 1 2键盘的分类 1 2 2键盘的接口 Win98以后的操作系统均支持USB接口 故目前USB接口的键盘也逐渐流行起来 USB的全称是UniversalSerialBus USB支持热插拔 即插即用 图1 7PS 2toUSB转接头 图1 8USBtoPS 2转接头 返回本节 1 2键盘的分类 1 2 3键盘的编码方式 编码键盘是由硬件完成键盘识别功能的 它通过识别键是否按下以及所按下键的位置 由编码电路产生一个唯一对应的编码信息 如ASCII码 并以并行或串行信号输给CPU 编码键盘响应快 但它以复杂的硬件结构为代价 而且其复杂性随着按键功能的增加而增加 现在已经很少使用 非编码键盘是由软件完成键盘识别功能的 它利用简单的硬件和一套专用键盘编码程序来识别按键的位置 然后由cpu将位置码通过查表程序转换成相应的编码信息 非编码键盘的速度较低 但结构简单的 并且通过软件能为某些键的重定义和扩充键盘功能提供很大的方便 微机所采用的便是非编码键盘 返回本节 2键盘的工作原理 2 1键盘的结构2 28048介绍2 3扫描码2 4PS 2协议 返回主页 2 1键盘的结构 图2 1键盘内部结构图 2 1 1键盘的内部组成 薄膜键盘的结构非常简单 除下我们可以直接接触的键盘上下盖 键帽以外 可以看到按键下方的硅胶帽 导电薄膜和电路板 返回本节 2 1键盘的结构 2 1 2导电薄膜 导电薄膜由上 中 下三层组成 上 下层分别印有电路连线及按键触点 中间隔层上有上 下触点层对应的圆孔 隔层的做用是防止上下层电路短路 返回本节 2 1键盘的结构 导电膜与字键之间有一颗硅胶 硅胶上的凸出部位与字键相对应 按下按键后硅胶上的小凸点向下凹 使导电膜上 下触点层的圆形触点相接触 形似开关接通 送出按键信号给电路板处理 2 1 2导电薄膜 返回本节 2 1键盘的结构 2 1 3电路板 电路板是整个键盘的核心 由逻辑电路和控制电路所组成 逻辑电路排列成矩阵形状 每一个按键都安装在矩阵的一个交叉点上 控制电路由按键识别扫描电路 编码电路和接口电路组成 图2 2键盘的控制电路 返回本节 2 1键盘的结构 图2 3AT键盘控制电路 2 1 4电路图 返回本节 2 28048介绍 键盘微控制器有很多 但它们基本功能类似 如下是现代键盘编码器的短清单 Holtek HT82K28A HT82K628A HT82K68A HT82K68EEMC EM83050 EM83050H EM83052H EM83053H Intel 8048 8049Motorola 6868 68HC11 6805Zilog Z8602 Z8614 Z8615 Z86C15 Z86E23 2 2 1键盘微控制器种类 返回本节 2 28048介绍 2 2 28048框图 最初IBM使用Intel8048微控制器作为它的键盘编码器 8048是一个40引脚的芯片 内部集成了8位CPU 1KB的ROM 64字节的RAM以及8位的定时器 计数器等 图2 48048内部框图 返回本节 2 28048介绍 2 2 3按键输入的原理 返回本节 1 按键扫描码获取8048调用查询程序 逐行扫描键位矩阵 同时检测行列输出 如果有按键动作发生 通过译码器确定按键对应的行列信号 2 编码8048调用编码程序 将行列信号编码成扫描码 3 扫描码传送8048调用传送程序 将扫描码按照PS 2协议的传输格式包装好后 通过PS 2连线传给主机 2 28048介绍 2 2 48048功能 功能 1 监视哪些按键被按下或释放了 为按键编码 并在适当的时候传送到主机 2 处理所有的去抖动 并在缓冲区里缓存数据 3 接受主机的命令并作出响应 图2 58048的逻辑信号 返回本节 2 3扫描码 2 3 1扫描码的概念 概念 每个键的通 断码组成了 扫描码集 scancodeset 共有三套标准的扫描码集 set1 set2和set3 最初 AT键盘只支持第二套 PS 2键盘默认使用第二套且支持所有这三套 现代的键盘默认使用第二套扫描码 Note 键盘控制器默认输出第一套扫描码 因为键盘控制器把所有进来的扫描码转换为了第一套 但在键盘串行线上传输的仍然是第二套 扫描码只对应键盘上的某一按键 它并不是印刷在按键上的那个字符 这就意味着在通码和ASCII码之间没有关联 直到主机把扫描码翻译成一个字符或命令后 才会建立对应关系 返回本节 2 3扫描码 2 3 2扫描码的特征 Set1 多数按键的通断码是1个字节 且断码比通码大80h 少数通断码是2个字节的 其通断码都以E0h开头 断码的第二个字节仍比通码的第二个字节大80h 有的通断码是4个字节的 如Print键 唯一没有断码的按键是pause break 返回本节 2 3扫描码 2 3 2扫描码的特征 Set2 多数按键的通码是1个字节 其断码是通码字节前加F0h组成2个字节 少数通码是2个字节 且都以E0h开头 其断码是在通码的2个字节中间加F0h组成3个字节 有的通码是4个字节的 如print键 唯一没有断码的按键是pause break 返回本节 2 3扫描码 2 3 2扫描码的特征 Set3 所有按键的通码是1个字节 其断码是通码字节前加F0h组成2个字节 ACPI和Windows多媒体键没有扫描码 ACPI键是power sleep wake Windows多媒体键如play pause stop等 在多功能键盘上才有 返回本节 2 3扫描码 2 3 3按键举例 例1如何把大写字符 G 输入到计算机 因这是一个大写字母 需要发生这样的时间次序 按下 shift 键 按下 G 键 释放 G 键 释放 shift 键 相关的set2扫描码是 左 shift 通码12h G 通码34h G 断码 F0h 34h 左 shift 断码 F0h 12h 因此按键事件发生的数据次序应该是 12h 34h F0h 34h F0h 12h 返回本节 2 3扫描码 2 3 4机打重复率typematicrepeat 概念 机打 指按住某个键不放 键盘一直发送键的通码 直到键被释放或有其他键被按下 例如 在文本文档编辑器里按住 A 键不放 首先显示出字符 a 短暂延时后会出现一整串 a 直到释放 A 键 机打延时typematicdelay 第一个 a 和第二个 a 之间的延迟 设置范围 0 25 1 00s 秒 机打速率typematicrate 机打延时后 屏幕上出现 a 的速率 设置范围 2 0 30 0cps 字符每秒 Note 当多个键被按下时 只有最后按下的键变成机打 返回本节 2 4PS 2协议 2 4 1数据特征 PS 2键盘按照PS 2协议执行双向同步串行传输 每个数据都以帧的格式按位传给主机 一帧包含11 12个位 帧格式如下 hosttodeviceonly 奇校验 当主机发送数据给键盘 鼠标时 设备回送一个握手信号来应答数据包已经收到 返回本节 2 4PS 2协议 2 4 2device to host 不管通讯的方向怎样 时钟信号总是由键盘 鼠标产生 在时钟信号的下降沿 数据被锁存读取 在时钟信号的高电平 数据线改变状态 图2 6设备到主机的通讯 返回本节 2 4PS 2协议 CLOCK DATA PS 2键盘向主机发送的数据为01011101001b 由此可得8个数据位 01011101b 5Dh而 对应的三套扫描通码是 2B 5D 5