PS/2标准键盘与单片机的连接

邬法磊，李晓阳，尘 源

（青岛理工大学，山东 青岛266033）

1 引言

专用键盘常用作单片机系统中的输入设备，因为要单独设计，不免存在设计制作成本高，通用性差，可靠性不高等诸多不足。在一些按键要求较多的应用系统中使用专用键盘显得更不合时宜。由于PS/2键盘应用较为广泛，且满足多系统要求，所以本文考虑将PS/2标准键盘应用到单片机系统中，既节约了制造成本，又可以满足按键要求多的诸多场合，具有一定的实际意义。

2 PS/2键盘的接口和通信协议

2.1 接口的物理特性

与单片机相连的是CLOCK和DATA引脚，单片机通过这两个引脚实现了与PS/2键盘的通信，接口物理特性见图1。

图1 接口物理特性

2.2 PS/2的通信协议

ps/2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过CLOCK同步，时钟信号总是由键盘发出，并通过DATA交换数据。键盘向主机发送数据时，首先检查CLOCK是否为高电平。如果不是，那么主机抑制了通讯。具体时序如图2所示，其中主机一直为高电平。

每一帧数据中开始位总是为0，数据校验采用奇校验方式，停止位始终为1。从设备到主设备通信时，从设备总是在时钟线为高时改变数据线状态，主设备在时钟下降沿读入数据线状态。

图2 单片机接收时序

2.3 扫描码

目前，PC机使用的PS/2键盘都默认采用第二套扫描码。扫描码有两种不同的类型：“通码（make code）”和“断码（break code）”。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。例如，按下A键，通码为0x1c，松开按键时，断码为0xF0 0x1c.

根据键盘按键扫描码的不同，可将按键分为3类：

第1类按键通码为一个字节，断码为0xF0＋通码形式。如A键，其通码为0x1C；断码为0xF0 0x1C。

第2类按键通码为两字节0xE0＋0xXX形式，断码为0xE0＋0xF0＋0xXX形式。如Right Ctrl键，其通码为0xE0 0x14；断码为0xE0 0xF0 0x14。

第3类特殊按键有两个，Print Screen键，其通码为0xE0 0x12 0xE0 0x7C；断码为0xE0 0xF0 0x7C0xE0 0xF0 0x12.Pause键，其通码为0xE1 0x14 0x77 0xE1 0xF0 0xl4 0xF0 0x77；断码为空。

组合按键扫描码的发送是按照按键发生的次序，如按下面顺序按左Shift＋A键：按下左Shift键；按下A键；释放A键；释放左Shift键，那么计算机上接收到的一串数据为0×12 0×1C0×F0 0×1C0×F0 0×12.在文中的驱动程序设计中，就是根据按键的分类对其分别进行处理。

3 软硬件设计

3.1 硬件设计

PS/2键盘与单片机的连接方式如图3所示。P3.0接 PS/2数据线；P3.2（INT0）接 PS/2时钟线。因为单片机的P3口内部是带上拉电阻的，所以PS/2的时钟线和数据线可以直接与单片机的P3相连接。单片机接收键盘数据时，数据线上的信号在时钟为低时已经稳定，所以可以采用中断方式实现接收数据（图3）。

图3 硬件设计

3.2 软件设计

软件流程如图4。

本文程序通过中断的方式接收按键值，转换代码后送给LCD1602显示，中断程序如下：

void Keyboard＿out（void）interrupt 0

｛

if（（IntNum ＞0）＆＆（IntNum ＜9））

｛

KeyV＝KeyV＞＞1；//因键盘数据是低＞＞高，结合上一句所以右移一位

图4 软件流程

if（Key＿Data）

KeyV＝ KeyV｜0x80；//当键盘数据线为1时到最高位

｝

IntNum＋＋；

while（！Key＿CLK）；//等待PS/2CLK拉高

if（IntNum ＞10）

｛

IntNum＝0；//当中断11次后表示一帧数据收完，清变量准备下一次接收

BF＝1；//标识有字符输入完了

EA＝0；//关中断等显示完后再开中断

｝

4 结语

本文着重介绍了PS/2通信协议，并将其应用到单片机系统中，可以应用到按键要求多的一些场合，而且对于设计专用键盘也有一定的指导意义。

[1]胡汗才.单片机原理及系统设计[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]孙德文.微型计算机技术[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]宁 飞，王维华，孔 宇.微型计算机原理与接口实践[M].北京：清华大学出版社，2006.