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实验一
简单的 PS2 接口设计
一、实验目的：
1. 掌握 PS2 接口的工作原理。
2.掌握简单 PS2 接口设计的方法。
二、实验任务
实现简单的 PS2 接口
三、实验原理
在了解 PS2 接口的原理之前，首先需要明确接 1 、 PS2 接口连接器线关系：
PS2 接口的引脚定义如下 ( 一共接四根线，一 根接地，一根接 VCC5.0 伏，还有两根做为 键盘数据以及时钟线 )
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22 、、 PS2PS2 接口从键盘接收数据的工作原理接口从键盘接收数据的工作原理
PCPC 键盘采用键盘采用 22 －线－线 PS/2PS/2 串行总线与主机进行串行总线与主机进行 通信，本入门实验板就属于此种情况。
通信，本入门实验板就属于此种情况。 PS/2PS/2 总线包括时钟和数据线。键盘通过识别信号的 总线包括时钟和数据线。键盘通过识别信号的
时序来驱动总线，它采用
时序来驱动总线，它采用 1111 位的字包括一个起位的字包括一个起 始位、停止位和奇检验位。依次分别为起始位 始位、停止位和奇检验位。依次分别为起始位
、八位数据位（低位在前）、奇偶校验位、停
、八位数据位（低位在前）、奇偶校验位、停 止位。止位。
简单简单 PS2PS2 接口只需实现单键接收，无需接口只需实现单键接收，无需 检测是否有组合键产生，也无需实现主机 检测是否有组合键产生，也无需实现主机
与键盘的双向通信。故我们只需从键盘读 与键盘的双向通信。故我们只需从键盘读
取相关数据即可，无需向键盘发送数据。
取相关数据即可，无需向键盘发送数据。
注：向键盘发送数据是向键盘发送控制信注：向键盘发送数据是向键盘发送控制信 号，比如点亮键盘三盏指示灯。
号，比如点亮键盘三盏指示灯。
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下图说明了
下图说明了 PS/2PS/2 总线的时序。只有当数总线的时序。只有当数 据转换发生时，时钟和数据信号才被驱 据转换发生时，时钟和数据信号才被驱 动，否则，它们以高电平的形式处于空 动，否则，它们以高电平的形式处于空
闲状态，时序定义了键盘与主机的通信。
闲状态，时序定义了键盘与主机的通信。
当时钟信号是高电平时，敲击键盘就会 当时钟信号是高电平时，敲击键盘就会
往数据线写
往数据线写 11 位字，在时钟低电平时，位字，在时钟低电平时，
主机主机 PCPC 读该数据线。读该数据线。
如上图所示，要读取键盘发送的数据，主机 只需在时钟的下降沿读取数据，并且连续读 取 11 次即可。
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3 3 、 、 verilog verilog 实现 实现 可以用一个
可以用一个 FIFO FIFO 在实现监测时钟线下降沿 在实现监测时钟线下降沿 的功能： 的功能：
always @(posedge clk)
ps2_clkr <= {ps2_clkr[1:0], ps2_clk};
wire ps2_clk_risingedge=(ps2_clkr[2:1]==2'b01);
wire ps2_clk_fallingedge=(ps2_clkr[2:1]==2'b10);
在监测到一个下降沿时，连续读取
在监测到一个下降沿时，连续读取 1111 次数据线，次数据线，
实现从键盘接收按键扫描码的功能：
实现从键盘接收按键扫描码的功能：
always @(posedge clk) if(rst)
i <= 0;
else begin
if(ps2_clk_fallingedge) begin data2[i] <= data[i];
data[i] <= ps2_data;
if(i<10)
i <= i+1;
else i <= 0;
end end
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4 4 、如何区分键盘是按下何健 、如何区分键盘是按下何健
键盘的处理器花费很多的时间来扫描或监视按 键盘的处理器花费很多的时间来扫描或监视按
键矩阵，如果它发现有键被按下释放或按 键矩阵，如果它发现有键被按下释放或按
住键盘将发送扫描码的信息包到计算机。
住键盘将发送扫描码的信息包到计算机。
扫描码有两种不同的类型通码和断码：当一个 扫描码有两种不同的类型通码和断码：当一个
键被按下或按住就发送通码，当一个键被 键被按下或按住就发送通码，当一个键被
释放就发送断码。每个按键被分配了唯一 释放就发送断码。每个按键被分配了唯一
的通码和断码这样主机通过查找唯一的扫 的通码和断码这样主机通过查找唯一的扫
描码就可以测定是哪个按键。
描码就可以测定是哪个按键。
每个键一整套的通断码组成了扫描码集，该集 每个键一整套的通断码组成了扫描码集，该集
即用来通过通断码查询所按是何健。
即用来通过通断码查询所按是何健。
以下为第二套扫描码集通码和断码示例：
以下为第二套扫描码集通码和断码示例：
比如键盘按下’
比如键盘按下’ A’A’ 键，则主机先后收到键，则主机先后收到 1C1C
、、 F0F0 、、 1C1C 三个数据包三个数据包
1111
55 、现代键盘扫描码集、现代键盘扫描码集
注意：在创建工程时，
注意：在创建工程时， spartan-3espartan-3e 板与板与 spsp artan-3
artan-3 开发板不一样，配置单如下：开发板不一样，配置单如下：
1313
另外，再将综合结果下载到实验板上验证实 另外，再将综合结果下载到实验板上验证实 现设计时，可能会发生不成功的情况，可 现设计时，可能会发生不成功的情况，可 右键单击右键单击 xilinxxilinx 中中 ProcessesProcesses 面板中的面板中的 GenGen
erate Programming File
erate Programming File ，对属性，对属性 PropertiePropertie ss 中作如下修改：中作如下修改：
实验内容实验内容
实现实现 SPARTAN3ESPARTAN3E 实验板对键盘单键输入的实验板对键盘单键输入的 接收接收 , , 并将接收到的键盘扫描码用并将接收到的键盘扫描码用 88 位位 ledled
灯显示输出 灯显示输出 ..
注注 :: 扫描码可参照实验原理扫描码可参照实验原理 (( 课本课本 P63)P63)
1515
UCFUCF 声明声明
// // 键盘输出时钟与数据线键盘输出时钟与数据线
NET “ps2_clk” LOC=“G14”;NET “ps2_clk” LOC=“G14”;
NET “ps2_data” LOC=“G13”;NET “ps2_data” LOC=“G13”;
//// 主板时钟与复位键主板时钟与复位键
NET “clk” LOC=“C9”;NET “clk” LOC=“C9”;
NET “rst” LOC=“K17”;NET “rst” LOC=“K17”;
UCFUCF 声明声明
//Led
//Led 显示通码数据显示通码数据
NET”data2[1]” LOC=“F12”;NET”data2[1]” LOC=“F12”;
NET”data2[2]” LOC=“E12”;NET”data2[2]” LOC=“E12”;
NET”data2[3]” LOC=“E11”;NET”data2[3]” LOC=“E11”;
NET”data2[4]” LOC=“F11”;NET”data2[4]” LOC=“F11”;
NET”data2[5]” LOC=“C11”;NET”data2[5]” LOC=“C11”;
NET”data2[6]” LOC=“D11”;NET”data2[6]” LOC=“D11”;
NET”data2[7]” LOC=“E9”;NET”data2[7]” LOC=“E9”;
NET”data2[8]” LOC=“F9”;NET”data2[8]” LOC=“F9”;
