ps2键盘接口原理

第 5
说明 1、KBD DATA 2、保留 3、GND 4 +5V 4、+5V 5、KDB CLK 6、保留 2 1 2 3 4 3 4 5 1 5 6
（a）
（b）
图5.3 键盘插座示意图及各引脚功能
3．按键盘编码方式分类 ．
第 5
分为编码键盘和非编码键盘。 分为编码键盘和非编码键盘。 编码键盘是键盘电路在某个键被按下后， 编码键盘是键盘电路在某个键被按下后， 能提供该键所代表的信息代码， 并以并行 能提供该键所代表的信息代码 ， 或串行信号输给CPU。 或串行信号输给 。 非编码键盘是一种便宜而广泛用于微机系 统的输入设备。 统的输入设备 。 这种键盘内部有一个扫描 电路， 不断地扫描键盘是否有键被按下。 电路 ， 不断地扫描键盘是否有键被按下 。 此键所代表的键盘信息代码， 此键所代表的键盘信息代码 ， 则由键盘接 口及键盘处理软件根据键盘送来的位置信 息产生，然后再送给CPU。 息产生，然后再送给 。
8042
键盘 控制器
P20 P21 P22 P23 P24
XTALT1
P25
NC OC 1 键盘时钟
XTALT0 TEST0 TEST1
P25 P27 OC 2 键盘数据
图5.10 键盘控制器接口逻辑电路
3．键盘接口的功能 ．
第 5 （1）接收键盘输出的键盘扫描码 ） （2）缓冲器满产生键盘中断 ） （3）提供键盘中断程序读取系统扫描码 ） （4）对键盘数据进行正确性检查 ） （5）向键盘传送命令并等待接收键盘响应 ） （6）通过键盘锁定开关封锁按键的扫描码 ） （7）接受一些硬件配置开关状态 ） （8）控制系统复位动作 ） （9）选通地址线 ）选通地址线A20
第 5
键的动作扫描码信息也分为4种情况： 键的动作扫描码信息也分为 种情况： 种情况 扫描码。 （1）接通码：0+扫描码。 ）接通码： 扫描码 键盘的情况为1+扫描码 （2）断开码：XT键盘的情况为 扫描码。 ）断开码： 键盘的情况为 扫描码。 AT键盘的情况为：F0+扫描码。 键盘的情况为： 扫描码。 键盘的情况为 扫描码 （3）组合键扫描码：F0+键Ctrl/Alt/Shift ）组合键扫描码： 键 的扫描码+正常键的接通码 正常键的接通码。 的扫描码 正常键的接通码。 接通码+接通码 （4）重复动作码：F0+接通码 接通码 ）重复动作码： 接通码 +…（除了 （除了Pause键）。 键
第 5
输出缓冲器： 端口地址为060H， 输出缓冲器 ： 其 I/O端口地址为 端口地址为 ， 是一个8位的只读寄存器 位的只读寄存器。 是一个 位的只读寄存器。键盘控制器通 过输出缓冲器向系统传送由键盘送来的 扫描码和命令响应。输入缓冲器： 扫描码和命令响应。输入缓冲器：其I/O 端口地址为060H或064H，输入缓冲器也 端口地址为 或 ， 是一个8位的只读寄存器 位的只读寄存器， 是一个 位的只读寄存器，当CPU对地址 对地址 060H进行写入时设置一个标志，表示写 进行写入时设置一个标志， 进行写入时设置一个标志 入一个数据；对地址064H写入时设置一 入一个数据 ； 对地址 写入时设置一 个标志，表示写入一个命令。 个标志，表示写入一个命令。
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第 5
5.3.2 键盘接口工作原理及其 编程控制
作为键盘接口控制器， （8042作为键盘接口控制器，其内部功能如 作为键盘接口控制器 所示） 图5.11所示）。 所示 1．端口寄存器及其作用 ． 各个端口寄存器的作用如下： 各个端口寄存器的作用如下： 状态寄存器： 是一个8位寄存器 位寄存器， 状态寄存器 ： 是一个 位寄存器 ， 它包含有 键盘控制器和接口方面的信息， 键盘控制器和接口方面的信息，它在任何时 候均可被CPU读取。 读取。 候均可被 读取
第 5
RD WR CS
系 统 总 线
P14 P15 P16 P17
微机系统板 RAM 跨接器安装 显示器类型 键盘锁定
ROM
RAM
图5.11 键盘接口功能框图
第 5
表5.2 8042寄存器端口分配及读写控制表 寄存器端口分配及读写控制表
2．键盘控制命令 ．
第 5
表5.3 键盘控制器命令
第 5
表5.4 键盘命令列表
74LS154 A 4—16 B译 C D码 器 Vcc 键盘阵列 13 行×18 列
-Vcc 07 07 —KDB DATA KDB CLK GND
图5.6 键盘控制电路
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5.2.2 键盘的支持逻辑
第 5
键盘的扫描主要包含四项任务： 键盘的扫描主要包含四项任务： 1．扫描键盘 ． 2．读取键盘 ． 3．去除抖动 ． 4．组成串行扫描码 ． （如图5.7所示）
第 5
Vcc
Vcc
上拉电阻 上拉电阻 列（读出信号） 机械触点 行扫描 （a）机械式键盘 （b）电容式键盘按钮结构 列（读出信号） 等效电容 行扫描 （c）电容式键盘
图5.2 键盘按键结构示意图
第 5
2．按插口方式分类 ． 按照键盘插口方式， 按照键盘插口方式 ， 键盘可分为串 口 （ AT ） 键 盘 （ 大 口 ） 、 并 口 （ 即 PS/2）键盘（小口）两类。其接口引脚 ）键盘（小口）两类。 及功能说明如图5.3所示 所示。 及功能说明如图 所示。
8 位 CPU A0 T1 地址、读写控制 逻辑部件 输 输入缓冲寄存器 06×H 状态寄存器 064H 数据 总线 输出缓冲寄存器 060H 输 入 端 口 出 端 口 测试 P27 P26 P25 P24 P21 P20 T0 键盘数据（双向） 键盘时钟（双向） 输入缓冲器空（未用） 输出缓冲器满（IRQ） A20 选通 系统复位
第 5
第5章
键盘与鼠标接口
5.1 键盘概述 5.2 键盘的工作原理 5.3 PC扩展键盘接口 扩展键盘接口 5.4 键盘中断与键盘 键盘中断与键盘I/O 5.5 鼠标接口
本章学习目标
第 5
键盘的类型及其工作原理 键盘控制电路的组成及工作原理 键盘接口电路的组成及工作原理 键盘的中断与I/O接口及中断服务 键盘的中断与I/O接口及中断服务 I/O 鼠标的类型和工作原理 鼠标接口电路
Intel 8042
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
图5.9 Intel 8042外形结构图 外形结构图
表5.1 Intel 8042各引脚功能表
第 5
表5.1 Intel 8042各引脚功能表续表
第 5
+5V VCC VDD SS P13 P14 P15 P16 P17 NC P10
第 5
2．键盘缓冲区的结构及操作 ．
（1）队列初始化 ） （2）元素进队列 ） 所示） （ 3）元素出队列 （ 如图 ） 元素出队列（如图5.12所示） 所示
第 5
队列始 队列头 由 INT 16 键盘缓冲区 获取元素
队列尾 由 INT 09H 进入元素 队列末
图5.12 键盘缓冲区的媒介作用示意图
NC
NC RAM SEL 跨接器开关 显示器类型开关 键盘锁定开关 NC RC（系统复位） A20 选通 NC NC OPT BUF FULL（IRQ1）
第 5
双向数据
PROG VSS EA D0 D7
A2 IOR
IOW 8042CS RESET OC PCLK OC PCLK
A0 RD WR CS RESET
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第 5
5.2 键盘的工作原理
5.2.1 键盘电路的组成 5.2.2 键盘的支持逻辑 5.2.3 扫描码 5.2.4 键盘工作原理
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第 5
列 扫 描 线
行扫描线
图5.4 键盘矩阵结构示意图
5.2.1 键盘电路的组成
第 5
键盘控制器电路框图， 图5.5为AT键盘控制器电路框图，其控 为 键盘控制器电路框图 制电路如图5.6所示 所示。 制电路如图 所示。 1．微处理器 ． 2．译码器 ． 3．键盘矩阵 ．
第 5
KBD CLK 波形
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
KBD DATA 波形
S 1 1
0
0
0 1
0
0
P
ST
键的键码23的串行数据 图5.7 “h”键的键码 的串行数据 键的键码
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5.2.3 扫描码
第 5
扫描码的结构一般分成四类： 扫描码的结构一般分成四类： 字符的扫描码即ASCII码+键码。 键码。 （1）ASCII字符的扫描码即 ） 字符的扫描码即 码 键码 字符的扫描码即00+扩充 （ 2） 扩充的 ） 扩充的ASCII字符的扫描码即 字符的扫描码即 扩充 ASCII码。 码 键码或ASCII码 （ 3） 袖珍键盘即 ） 袖珍键盘即ASCII码 +键码或 码 键码或 码 +E0。 。 键码， （4）增加键即 ）增加键即E0+键码，若与袖珍键重复的 键码 键则为00+键码。 键码。 键则为 键码
BIOS在内存低端的 在内存低端的BIOS数据存储区开设一个键盘 在内存低端的 数据存储区开设一个键盘 缓冲区，其作用如下： 缓冲区，其作用如下： （1）可以满足键盘实时输入要求。 ）可以满足键盘实时输入要求。 （2）适应随机访问的应用要求。 ）适应随机访问的应用要求。 （3）能容纳快速键盘输入要求。 ）能容纳快速键盘输入要求。
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5.4.2 键盘的接口功能
第 5
（ 1） 对某些键或键的组合定义为单字 ） 节的ASCII码。 节的 码 （ 2） 对某些键或键的组合定义为双字 ） 节的扩展码。 节的扩展码。 （ 3） 对某些键仅设置变量 ， 反映其被 ） 对某些键仅设置变量， 按下或释放的状态。 按下或释放的状态。 （ 4） 对某些键或键的组合产生特殊操 ） 作。
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第 5
5.4.3 INT 09H键盘中断 键盘中断
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第 5
5.1 键盘概述
5.1.1 键盘的布局 5.1.2 键盘的分类
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第 5
5.1.1 键盘的布局
功 能 键 区
主 键 区
光标控制 键区
光标/数字 复合键区
图5.1 键盘ຫໍສະໝຸດ Baidu键区组成
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5.1.2 键盘的分类
第 5
1．按键的形式分类 ．
键盘按其按键的结构形式来分一般有 机械式、电容式、电感式、磁感式、 机械式、电容式、电感式、磁感式、薄膜 式和橡胶垫式等。 式和橡胶垫式等。其中最常用的是机械式 和电容式键盘。其按键结构原理如图5.2所 和电容式键盘。其按键结构原理如图 所 示。
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第 5
5.4 键盘中断与键盘 键盘中断与键盘I/O
5.4.1 BIOS键盘缓冲区 键盘缓冲区 5.4.2 键盘的接口功能 5.4.3 INT 09H键盘中断 键盘中断 5.4.4 INT 16H键盘服务功能 键盘服务功能
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5.4.1 BIOS键盘缓冲区
第 5
1．键盘缓冲区的作用 ．
第 5
图5.5 键盘电路组成示意图
Vcc 晶体 振荡 电路 X1 X2 Vcc NumLock CapsLock 键盘微控制器 P10 DB7 P20 DB0 8049 电阻排
第 5
ScrollLock P11 状态指示灯 P12 P13 P14 T0 INT
P23 P24 P25 P26 P27
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第 5
5.2.4 键盘工作原理
键盘扫描码的发送完全按串行异步 通信格式进行，其格式如下： 通信格式进行，其格式如下：
第 5
键盘扫描码的发送完全按串行异步通 信格式进行，其格式如下： 信格式进行，其格式如下：
地线
第 5
1 2 4
双向数据 双向时钟 五芯插头
电源
CLOCK OUT P21 REQ IN P10 Vcc Vdd EA Vss INT 电容
3
DATA OUT P22
X2 X1 DB6 键盘 扫描 电阻
5
P11 DATA IN
8048 DB0 T1 RESET
KEYDEP 复位线
图5.8 8048和键盘接口的连接图 和键盘接口的连接图
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第 5
5.3 PC扩展键盘接口 扩展键盘接口
5.3.1 扩展键盘接口的功能 5.3.2 键盘接口工作原理及其编程控制
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5.3.1 扩展键盘接口的功能
第 5
1．8042芯片的引脚定义 ． 芯片的引脚定义 （如图5.9、表5.1所示） 2． 键盘接口电路连接及接口信号 ． （如图5.10所示）
（1）主机系统的接口信号 ） （2）键盘的接口信号 ）
第 5
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21