PS2通信协议说明与接口定义(键盘和鼠标)

PS2键盘与鼠标的接口定义

针脚定义：

原理

PS/2鼠标接口采用一种双向同步串行协议｡即每在时钟线上发一个脉冲,就在数据线上发送一位数据｡在相互传输中,主机拥有总线控制权,即它可以在任何时候抑制鼠标的发送｡方法是把时钟线一直拉低,鼠标就不能产生时钟信号和发送数据｡在两个方向的传输中,时钟信号都是由鼠标产生,即主机不产生通信时钟信号｡

如果主机要发送数据,它必须控制鼠标产生时钟信号｡方法如下:主机首先下拉时钟线至少100μs 抑制通信,然后再下拉数据线,最后释放时钟线｡通过这一时序控制鼠标产生时钟信号｡当鼠标检测到这个时序状态,会在10ms内产生时钟信号｡如图3中A 时序段｡主机和鼠标之间,传输数据帧的时序如图2､图3所示｡2.2 数据包结构在主机程序中,利用每个数据位的时钟脉冲触发中断,在中断例程中实现数据位的判断和接收｡在实验过程中,通过合适的编程,能够正确控制并接收鼠标数据｡但该方案有一点不足,由于每个CLOCK都要产生一次中断,中断频繁,需要耗用大量的主机资源｡

PS/2鼠标的四种工作模式是:Reset模式,当鼠标上电或主机发复位命令0xFF给它时进入这种模式;Stream模式鼠标的默认模式,当鼠标上电或复位完成后,自动进入此模式,鼠标基本上以此模式工

作;Remote模式,只有在主机发送了模式设置命令0xF0后,鼠标才进入这种模式;Wrap模式,这种模式只用于测试鼠标与主机连接是否正确｡

PS/2鼠标在工作过程中,会及时把它的状态数据发送给主机｡发送的数据包格式如表1所示｡

Byte1中的Bit0､Bit1､Bit2分别表示左､右､中键的状态,状态值0表示释放,1表示按下｡Byte2和Byte3分别表示X轴和Y轴方向的移动计量值,是二进制补码值｡Byte4的低四位表示滚轮的移动计量值,也是二进制补码值,高四位作为扩展符号位｡这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生｡若是不带滚轮的三键鼠标,产生的数据包没有Byte4 其余的相同｡

一.PS/2 鼠标键盘协议

PC 键盘可以有6 脚的mini-DIN 或5 脚的DIN 连接器如果你的键盘是6 脚的mini-DIN 而你的计算机是5 脚的DIN 或者相反这两类连接器可以用上面提到的适配器来兼容具有6 脚mini-DIN 的键盘通常被叫做PS/2 键盘而那些有5 脚DIN 叫做AT 设备XT 键盘也使用5 脚DIN 但它们非常古老并且多年前就不生产了所有现代的为PC 建造的键盘不是PS/2,AT 就是USB 的这篇文章不适用于USB 设备它们使用了一种完全不同的接口。

每种连接器的引脚定义如下所示

在刚才提到连接器上有四个有趣的管脚电源地5V 数据和时钟host 计算机提供5V 并且键盘/鼠标的地连接到host 的电源地上数据和时钟都是集电极开路的这就意味着它们通常保持高电平而且很容易下拉到地逻辑0 任何你连接到PS/2 鼠标键盘或host 的设备在时钟和数据线上要PS/2 技术参考著Adam Chapweske 译Roy Show第4 页共4 页02-11-22发布有一个大的上拉电阻置0 就把线拉低置1 就让线上浮成高电平参考图1 中数据和时钟线的一般接口结构注意如果你打算使用象PIC 这样的微控制器由于它们的I/O 管脚是双向的你可以跳过晶体管和缓冲门并且通用同一个管脚进行输入和输出在这种组态情况下要设置管脚为输入就写入1 使得电阻上拉线上的电平要改变管脚为输出就写入0 到那个管脚把线路下拉到地。）

PS/2 鼠标和键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。键盘/鼠标可以发送数据到主机，而主机也可以发送数据到设备，但主机总是在总线上有优先权，它可以在任何时候抑制来自于键盘/鼠标的通讯，只要把时钟拉低即可。

从键盘/鼠标发送到主机的数据在时钟信号的下降沿当时钟从高变到低的时候被读取从主机发送到键盘/鼠标的数据在上升沿（当时钟从低变到高的时候）被读取；不管通讯的方向怎样键盘/鼠标总是产生时钟信号如果主机要发送数据它必须首先告诉设备开始产生时钟信号这个过程在下一章节中被描述）。最大的时钟频率是33kHz ，而且大多数设备工作在10 20kHz 。如果你要制作一个PS/2 设备。我推荐你把频率控制在15kHz 左右。这就意味着时钟应该是高40 微秒低40 微秒。

所有数据安排在字节中，每个字节为一帧，包含了11-12 个位。这些位的含义如下：

如果数据位中包含偶数个1，校验位就会置1；如果数据位中包含奇数个1，校验位就会置0 。数据位中1 的个数加上校验位总为奇数（这就是奇校验）这是用来错误检测。

当主机发送数据给键盘/鼠标时，设备回送一个握手信号来应答数据包已经收到。这个位不会出现

在设备发送数据到主机的过程中。

设备到主机的通讯过程：

数据和时钟线都是集电极开路结构（正常保持高电平）。当键盘或鼠标等待发送数据时，它首先检查时钟以确认它是否是高电平。如果不是，那么是主机抑制了通讯，设备必须缓冲任何要发送的数据直到重新获得总线的控制权（键盘有16 字节的缓冲区而鼠标的缓冲区仅存储最后一个要发送的数据包）。如果时钟线是高电平，设备就可以开始传送数据。

如我在上一节提及的，键盘和鼠标使用一种每帧包含11 位的串行协议。这些位含义是：

1 start bit. This is always 0. 1 个起始位总是为0

8 data bits, least significant bit first. 8 个数据位低位在前

1 parity bit (odd parity). 1 个校验位奇校验

1 stop bit. This is always 1. 1 个停止位总是为1

每位在时钟的下降沿被主机读入，如图2 和3 所示

时钟频率为10 16.7kHz。从时钟脉冲的上升沿到一个数据转变的时间至少要有5 微秒。数据变化到时钟脉冲的下降沿的时间至少要有5 微秒并且不大于25 微秒。这个定时非常重要你应该严格遵循它。主机可以在第11 个时钟脉冲（停止位）之前把线拉低，导致设备放弃发送当前字节（这是非常罕见的）。在停止位发送后，设备在发送下个包前至少应该等待50 毫秒。这将给主机时间当它处理接收到的字节时抑制发送（主机在收到每个包时，通常自动做这个）。在主机释放抑制后，设备至少应该在发送任何数据前等50 毫秒。

我推荐下面的过程发送一个单一字节从仿真键盘/鼠标到主机：

1) 等待Clock = high

2) 延时50 微秒

3) Clock s 仍旧为high? No—到第1 步

4) Data = high? No—放弃(并且从主机读取字节)

5) 延迟20 毫秒(=40 微秒to the time Clock is pulled low in sending the start bit.)

6) 输出起始位(0) / 在发送所有这些位的每一位后

7) 输出8 个数据位> 测试时钟确认主机是否把它拉低了

8) 输出校验位/ 这说明主机要放弃这次

10) 延迟30 毫秒(=50 微秒from the tim传送

9) 输出停止位(1) e Clock is released in sending the stop bit)

按如下的过程发送单个位：

1) Set/Reset Data

2) Delay 20 microseconds

3) Bring Clock low

4) Delay 40 microseconds

5) Release Clock

6) Delay 20 microseconds

1) 设置/复位数据

2) 延迟20 微秒

3) 把时钟拉低

4) 延迟40 微秒

5) 释放时钟