實例的內(nèi)容及目標(biāo)
1．實例的主要內(nèi)容
本實例通過Verilog編程實現(xiàn)在紅色颶風(fēng)II代Xilinx開發(fā)板上面實現(xiàn)對鍵盤、LCD、RS-232等接口或者器件進(jìn)行控制，將有鍵盤輸入的數(shù)據(jù)在LCD上面顯示出來，或者通過RS-232在PC機(jī)上的超級終端上顯示出來。
2．實例目標(biāo)
通過本實例，讀者應(yīng)達(dá)到下面的目標(biāo)。
- 了解PS/2接口協(xié)議。
- 掌握鍵盤的工作原理。
- 編寫Verilog程序?qū)崿F(xiàn)通過開發(fā)板上PS/2接口讀取鍵盤的輸入信息。
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原理簡介
PS/2鍵盤履行一種雙向同步串行協(xié)議。換句話說每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)，并且每在時鐘線上發(fā)一個脈沖就被讀入，鍵盤可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)，而主機(jī)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備。但主機(jī)總是在總線上有優(yōu)先權(quán)，它可以在任何時候抑制來自于鍵盤的通信，只要把時鐘拉低即可。
本實例要編寫一個能實現(xiàn)PS/2端口功能的Verilog程序。首先我們要了解PS/2端口的結(jié)構(gòu)與管腳功能定義，如表1所示。
表1 ??????????????????????????????????????????????? PS/2端口結(jié)構(gòu)及管腳定義
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端 口 結(jié) 構(gòu) |
管 腳 定 義 |
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1 |
數(shù)據(jù) |
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2 |
未實現(xiàn)，保留 |
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3 |
電源地 |
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4 |
電源，+5V |
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5 |
時鐘 |
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插頭 |
插座 |
6 |
未實現(xiàn)，保留 |
可以看到，PS/2里面只有一個數(shù)據(jù)口，若要分辨很多按鍵就需要一個高效率的分辨方法。鍵盤的處理器花費(fèi)很多的時間來掃描或監(jiān)視按鍵矩陣。如果它發(fā)現(xiàn)有鍵被按下，釋放或按住鍵盤，將發(fā)送掃描碼的信息包到計算機(jī)。
掃描碼有兩種不同的類型：“通碼”和“斷碼”。當(dāng)一個鍵被按下或按住就發(fā)送“通碼”，當(dāng)一個鍵被釋放就發(fā)送“斷碼”。每個按鍵被分配了惟一的“通碼”和“斷碼”。這樣，主機(jī)通過查找惟一的掃描碼就可以測定是哪個按鍵。
每個鍵一整套的通斷碼組成了掃描碼集，圖1中包含了鍵盤上面大部分按鍵的掃描碼。
當(dāng)按鍵被釋放以后，鍵盤回在掃描碼前面加上一個“F0”作為按鍵松開信號。同時有的按鍵是Extended（擴(kuò)展）鍵，此時要在它們的掃描碼前面加上一個“E0”作為開頭，這種按鍵松開以后將在掃描碼前面附加上“E0F0”。
下面我們來了解信號是如何從鍵盤輸入通過PS/2端口的數(shù)據(jù)線輸入的。首先鍵盤要檢測數(shù)據(jù)線和時鐘線是否都為高，只有它們都處在高的狀態(tài)才可以寫數(shù)據(jù)。從鍵盤發(fā)送到主機(jī)的數(shù)據(jù)在時鐘信號的下降沿（當(dāng)時鐘從高變到低）的時候被讀取。
鍵盤主要使用一種每幀包含11位的串行協(xié)議：第一位是起始位，始終為“0”；接下來是8位數(shù)據(jù)位，排列順序是由低到高；再后面是奇偶校驗位；最后是結(jié)束位，始終為“1”。如圖2所示為該協(xié)議的時序圖。
圖1? 鍵盤掃描碼
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圖2 鍵盤串行協(xié)議
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實例詳解
此處僅給出主要的操作流程。
（1）啟動ISE軟件。
（2）創(chuàng)建新工程。
（3）編寫鍵盤串行協(xié)議。
按照圖2的時序編寫相應(yīng)的Verilog代碼，具體源代碼參見實例代碼。
（4）添加設(shè)計輸入。
將編寫好的接口協(xié)議加載至工程中，完成接口控制與系統(tǒng)的對接。
（5）設(shè)置器件及管腳約束。
按照開發(fā)板的說明進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。
（6）下載驗證。
下載程序后，將鍵盤接至開發(fā)板上，通過開發(fā)板的LCD可以看到鍵盤輸入的字符。
