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PS/2接口協議解析及應用
摘要：文中詳細介紹了PS/2接口協議的內容、電氣特性和標準鍵盤的第二套鍵盤掃描碼集。給出了基于嵌入式系統的PS/2接口的軟、硬件實現方法，并介紹了工控PC外接雙鍵盤的解決方案。通過使用模擬開關CD4052巧妙地解決了工控PC外接雙鍵盤的沖突問題。關鍵詞：PS/2接口；串行通訊；單片機；鍵盤；CD4052
１ ＰＳ／２接口標準的發展過程
隨著計算機工業的發展，作為計算機最常用輸入設備的鍵盤也日新月異。１９８１年ＩＢＭ推出了ＩＢＭ ＰＣ／ＸＴ鍵盤及其接口標準。該標準定義了８３鍵，采用５腳ＤＩＮ連接器和簡單的串行協議。實際上，第一套鍵盤掃描碼集并沒有主機到鍵盤的命令。為此，１９８４年ＩＢＭ推出了ＩＢＭ ＡＴ鍵盤接口標準。該標準定義了８４～１０１鍵，采用５腳ＤＩＮ連接器和雙向串行通訊協議，此協議依照第二套鍵盤掃描碼集設有８個主機到鍵盤的命令。到了１９８７年，ＩＢＭ又推出了ＰＳ／２鍵盤接口標準。該標準仍舊定義了８４～１０１鍵，但是采用６腳ｍｉｎｉ－ＤＩＮ連接器，該連接器在封裝上更小巧，仍然用雙向串行通訊協議并且提供有可選擇的第三套鍵盤掃描碼集，同時支持１７個主機到鍵盤的命令。現在，市面上的鍵盤都和ＰＳ／２及ＡＴ鍵盤兼容，只是功能不同而已。
２ ＰＳ／２接口硬件
２．１ 物理連接器
一般，具有五腳連接器的鍵盤稱之為ＡＴ鍵盤，而具有六腳ｍｉｎｉ－ＤＩＮ連接器的鍵盤則稱之為ＰＳ／２鍵盤。其實這兩種連接器都只有四個腳有意義。它們分別是Ｃｌｏｃｋ（時鐘腳）、Ｄａｔａ?數據腳?、＋５Ｖ（電源腳）和Ｇｒｏｕｎｄ（電源地）。在ＰＳ／２鍵盤與ＰＣ機的物理連接上只要保證這四根線一一對應就可以了。ＰＳ／２鍵盤靠ＰＣ的ＰＳ／２端口提供＋５Ｖ電源，另外兩個腳Ｃｌｏｃｋ（時鐘腳）和Ｄａｔａ?數據腳?都是集電極開路的，所以必須接大阻值的上拉電阻。它們平時保持高電平，有輸出時才被拉到低電平，之后自動上浮到高電平。現在比較常用的連接器如圖１所示。
２．２ 電氣特性
ＰＳ／２通訊協議是一種雙向同步串行通訊協議。通訊的兩端通過Ｃｌｏｃｋ（時鐘腳）同步，并通過Ｄａｔａ（數據腳）交換數據。任何一方如果想抑制另外一方通訊時，只需要把Ｃｌｏｃｋ（時鐘腳）拉到低電平。如果是ＰＣ機和ＰＳ／２鍵盤間的通訊，則ＰＣ機必須做主機，也就是說，ＰＣ機可以抑制ＰＳ／２鍵盤發送數據，而ＰＳ／２鍵盤則不會抑制ＰＣ機發送數據。一般兩設備間傳輸數據的最大時鐘頻率是３３ｋＨｚ，大多數ＰＳ／２設備工作在１０～２０ｋＨｚ。推薦值在１５ｋＨｚ左右，也就是說，Ｃｌｏｃｋ（時鐘腳）高、低電平的持續時間都為４０μｓ。每一數據幀包含１１～１２個位，具體含義如表１所列。
表1 數據幀格式說明
1個起始位總是邏輯08個數據位（LSB）低位在前1個奇偶校驗位[1] [2] [3] [4] [5] [6]
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