PS2鍵盤介紹(上).ppt

1、BIOS Team / Carol 2012/05/08,PS/2 Keyboard introduction,內(nèi)容索引,1 鍵盤概述 2 鍵盤的工作原理 3 KBC8042介紹 4 BDA與鍵盤中斷,1 鍵盤概述,1.1 鍵盤的發(fā)展 1.2 鍵盤的分類,返回主頁(yè),1.1 鍵盤的發(fā)展,圖1.1 IBM PC/XT Keyboard,返回本節(jié),1.1.1 第一代鍵盤,1.1 鍵盤的發(fā)展,返回本節(jié),圖1.2 IBM AT Keyboard,1.1.2 第二代鍵盤,圖1.3 IBM PS/2 Keyboard,返回本節(jié),1.1 鍵盤的發(fā)展,1.1.3 第三代鍵盤,返回本節(jié),Modern AT-PS/

2、2 compatible keyboards現(xiàn)代AT-PS/2 兼容鍵盤,任意數(shù)目的按鍵通常是101 或104 5 腳或6 腳連接器通常包括了適配器 雙向串行協(xié)議 保證兼容第二套掃描碼集 應(yīng)答所有的命令，但可能某些命令不作用,注：XT鍵盤使用的協(xié)議與AT和PS/2系統(tǒng)完全不同，即與現(xiàn)代PC不 兼容。但可以通過(guò)開關(guān)或者自適應(yīng)的方法使之兼容,1.1 鍵盤的發(fā)展,1.1.4 現(xiàn)代鍵盤,機(jī)械鍵盤（Mechanical) ：采用類似金屬接觸式開關(guān)，工作原理是使觸點(diǎn)導(dǎo)通或斷開。 特點(diǎn):工藝簡(jiǎn)單、噪音大、易維護(hù)。 導(dǎo)電橡膠式鍵盤（Conductive Rubber）：觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)是通過(guò)導(dǎo)電橡膠相連。內(nèi)部有一層

3、凸起帶電的導(dǎo)電橡膠，每個(gè)按鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)凸起，按下時(shí)把下面的觸點(diǎn)接通。 特點(diǎn):它是機(jī)械鍵盤向薄膜鍵盤的過(guò)渡產(chǎn)品。 塑料薄膜式鍵盤(Membrane）：內(nèi)部共分四層，實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)械磨損。 特點(diǎn): 低價(jià)格、低噪音和低成本，已占領(lǐng)市場(chǎng)絕大部分份額。 無(wú)接點(diǎn)靜電電容鍵盤（Capacitives）：利用電容開關(guān)的原理，通過(guò)按鍵時(shí)改變電極間的距離引起電容容量改變(電流和電壓變化)產(chǎn)生輸入信號(hào)從而驅(qū)動(dòng)編碼器。 特點(diǎn): 無(wú)磨損且密封性較好,1.2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu),1.2 鍵盤的分類,返回本節(jié),1.2 鍵盤的分類,早期出現(xiàn) AT 接口，即為5PIN，也稱“大口”。目前AT接口已很少見，但如果想用 AT 接口的鍵盤，

4、還需用一個(gè)“PS/2轉(zhuǎn)AT”轉(zhuǎn)接頭就可以了,1.2.2 鍵盤的接口,圖1.4 AT接口信號(hào),返回本節(jié),1.2 鍵盤的分類,1.2.2 鍵盤的接口,現(xiàn)在主流的是 PS/2 接口，即為6PIN，也稱“小口”。鍵盤和鼠標(biāo)都可以使用PS/2接口，按照PC99顏色規(guī)范，鼠標(biāo)通常是淺綠色接口，鍵盤是紫色接口,圖1.6 PS/2接口,返回本節(jié),1.2 鍵盤的分類,1.2.2 鍵盤的接口,Win98以后的操作系統(tǒng)均支持USB接口，故目前USB接口的鍵盤也逐漸流行起來(lái)。USB的全稱是Universal Serial Bus，USB支持熱插拔，即插即用,圖1.7 PS/2 to USB轉(zhuǎn)接頭,圖1.8 USB t

5、o PS/2轉(zhuǎn)接頭,返回本節(jié),1.2 鍵盤的分類,1.2.3 鍵盤的編碼方式,編碼鍵盤是由硬件完成鍵盤識(shí)別功能的，它通過(guò)識(shí)別鍵是否按下以及所按下鍵的位置，由編碼電路產(chǎn)生一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的編碼信息(如ASCII碼),并以并行或串行信號(hào)輸給CPU。編碼鍵盤響應(yīng)快, 但它以復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)為代價(jià), 而且其復(fù)雜性隨著按鍵功能的增加而增加，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。 ! 非編碼鍵盤是由軟件完成鍵盤識(shí)別功能的，它利用簡(jiǎn)單的硬件和一套專用鍵盤編碼程序來(lái)識(shí)別按鍵的位置，然后由cpu將位置碼通過(guò)查表程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的編碼信息。非編碼鍵盤的速度較低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的，并且通過(guò)軟件能為某些鍵的重定義和擴(kuò)充鍵盤功能提供很大的方便。微機(jī)所

6、采用的便是非編碼鍵盤,返回本節(jié),2 鍵盤的工作原理,2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu) 2.2 8048介紹 2.3 掃描碼 2.4 PS/2協(xié)議,返回主頁(yè),2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu),圖2.1 鍵盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,2.1.1 鍵盤的內(nèi)部組成,薄膜鍵盤的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，除下我們可以直接接觸的 鍵盤上下蓋、鍵帽以外，可以看到按鍵下方的硅膠帽，導(dǎo)電薄膜和電路板,返回本節(jié),2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu),2.1.2 導(dǎo)電薄膜,導(dǎo)電薄膜由上、中、下三層組成，上、下層分別印有電路連線及按鍵觸點(diǎn)，中間隔層上有上、下觸點(diǎn)層對(duì)應(yīng)的圓孔（隔層的做用是防止上下層電路短路,返回本節(jié),2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu),導(dǎo)電膜與字鍵之間有一顆硅膠，硅膠上的凸出部位與字鍵相對(duì)

7、應(yīng)，按下按鍵后硅膠上的小凸點(diǎn)向下凹，使導(dǎo)電膜上、下觸點(diǎn)層的圓形觸點(diǎn)相接觸（形似開關(guān)接通），送出按鍵信號(hào)給電路板處理,2.1.2 導(dǎo)電薄膜,返回本節(jié),2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu),2.1.3 電路板,電路板是整個(gè)鍵盤的核心，由邏輯電路和控制電路所組成。邏輯電路排列成矩陣形狀, 每一個(gè)按鍵都安裝在矩陣的一個(gè)交叉點(diǎn)上； 控制電路由按鍵識(shí)別掃描電路、編碼電路和接口電路組成,圖2.2 鍵盤的控制電路,返回本節(jié),2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu),圖2.3 AT鍵盤控制電路,2.1.4 電路圖,返回本節(jié),2.2 8048介紹,鍵盤微控制器有很多，但它們基本功能類似。如下是現(xiàn)代鍵盤編碼器的短清單： Holtek: HT82K28A,

8、 HT82K628A, HT82K68A, HT82K68E EMC: EM83050, EM83050H, EM83052H, EM83053H, Intel: 8048, 8049 Motorola: 6868, 68HC11, 6805 Zilog: Z8602, Z8614, Z8615, Z86C15, Z86E23,2.2.1 鍵盤微控制器種類,返回本節(jié),2.2 8048介紹,2.2.2 8048框圖,最初IBM 使用Intel8048 微控制器作為它的鍵盤編碼器。8048是一個(gè)40引腳的芯片，內(nèi)部集成了8位CPU、1KB的ROM、64字節(jié)的RAM以及8位的定時(shí)器計(jì)數(shù)器等,圖2.4

9、 8048內(nèi)部框圖,返回本節(jié),2.2 8048介紹,2.2.3 按鍵輸入的原理,返回本節(jié),1）按鍵掃描碼獲取 8048調(diào)用查詢程序，逐行掃描鍵位矩陣，同時(shí)檢測(cè)行 列輸出，如果有按鍵動(dòng)作發(fā)生，通過(guò)譯碼器確定按鍵對(duì)應(yīng)的行列信號(hào)。 （2）編碼 8048調(diào)用編碼程序，將行列信號(hào)編碼成掃描碼。 （3）掃描碼傳送 8048調(diào)用傳送程序，將掃描碼按照PS/2協(xié)議的傳輸格式包裝好后，通過(guò)PS/2連線傳給主機(jī),2.2 8048介紹,2.2.4 8048功能,功能： 1、監(jiān)視哪些按鍵被按下或釋放了，為按鍵編碼，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候傳送到主機(jī)。 2、處理所有的去抖動(dòng)，并在緩沖區(qū)里緩存數(shù)據(jù)。 3、接受主機(jī)的命令并作出響應(yīng),

10、圖2.5 8048的邏輯信號(hào),返回本節(jié),2.3 掃描碼,2.3.1 掃描碼的概念,概念： 每個(gè)鍵的通、斷碼組成了“掃描碼集”scan code set。共有三套標(biāo)準(zhǔn)的掃描碼集：set 1、set 2和set 3。 最初，AT 鍵盤只支持第二套，PS/2 鍵盤默認(rèn)使用第二套且支持所有這三套?，F(xiàn)代的鍵盤默認(rèn)使用第二套掃描碼,Note： 鍵盤控制器默認(rèn)輸出第一套掃描碼，因?yàn)殒I盤控制器把所有進(jìn)來(lái)的掃描碼轉(zhuǎn)換為了第一套。但在鍵盤串行線上傳輸?shù)娜匀皇堑诙住?掃描碼只對(duì)應(yīng)鍵盤上的某一按鍵，它并不是印刷在按鍵上的那個(gè)字符，這就意味著在通碼和ASCII 碼之間沒有關(guān)聯(lián)。直到主機(jī)把掃描碼翻譯成一個(gè)字符或命令后，

11、才會(huì)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系,返回本節(jié),2.3 掃描碼,2.3.2 掃描碼的特征,Set 1： 多數(shù)按鍵的通斷碼是1個(gè)字節(jié)，且斷碼比通碼大80h； 少數(shù)通斷碼是2個(gè)字節(jié)的，其通斷碼都以E0h開頭，斷碼的第二個(gè)字節(jié)仍比通碼的第二個(gè)字節(jié)大80h； 有的通斷碼是4個(gè)字節(jié)的，如Print鍵； 唯一沒有斷碼的按鍵是pause/break,返回本節(jié),2.3 掃描碼,2.3.2 掃描碼的特征,Set 2： 多數(shù)按鍵的通碼是1個(gè)字節(jié)，其斷碼是通碼字節(jié)前加F0h組成2個(gè)字節(jié)； 少數(shù)通碼是2個(gè)字節(jié)，且都以E0h開頭，其斷碼是在通碼的2個(gè)字節(jié)中間加F0h組成3個(gè)字節(jié)； 有的通碼是4個(gè)字節(jié)的，如print鍵； 唯一沒有斷碼的按鍵

12、是pause/break,返回本節(jié),2.3 掃描碼,2.3.2 掃描碼的特征,Set 3： 所有按鍵的通碼是1個(gè)字節(jié)，其斷碼是通碼字節(jié)前加F0h組成2個(gè)字節(jié)。 ACPI和Windows多媒體鍵沒有掃描碼。ACPI鍵是power、sleep、wake。 Windows多媒體鍵如play/pause、stop等，在多功能鍵盤上才有,返回本節(jié),2.3 掃描碼,2.3.3 按鍵舉例,例1 如何把大寫字符“G”輸入到計(jì)算機(jī),因這是一個(gè)大寫字母，需要發(fā)生這樣的時(shí)間次序： 按下“shift”鍵 按下“G”鍵 釋放“G”鍵 釋放“shift”鍵。 相關(guān)的set2掃描碼是：左“shift”通碼12h，“G”通碼

13、34h，“G”斷碼（F0h，34h），左“shift”斷碼（F0h，12h）。 因此按鍵事件發(fā)生的數(shù)據(jù)次序應(yīng)該是： 12h，34h，F(xiàn)0h，34h，F(xiàn)0h，12h,返回本節(jié),2.3 掃描碼,2.3.4 機(jī)打重復(fù)率typematic repeat,概念： 機(jī)打，指按住某個(gè)鍵不放，鍵盤一直發(fā)送鍵的通碼，直到鍵被釋放或有其他鍵被按下。 例如：在文本文檔編輯器里按住“A”鍵不放，首先顯示出字符“a”，短暫延時(shí)后會(huì)出現(xiàn)一整串“a”，直到釋放“A”鍵,機(jī)打延時(shí)typematic delay：第一個(gè)“a”和第二個(gè)“a”之間的延遲。設(shè)置范圍：0.251.00s（秒）。 機(jī)打速率typematic rate：機(jī)

14、打延時(shí)后，屏幕上出現(xiàn)“a”的速率。設(shè)置范圍：2.030.0cps（字符每秒,Note：當(dāng)多個(gè)鍵被按下時(shí)，只有最后按下的鍵變成機(jī)打,返回本節(jié),2.4 PS/2協(xié)議,2.4.1 數(shù)據(jù)特征,PS/2鍵盤按照PS/2協(xié)議執(zhí)行雙向同步串行傳輸。每個(gè)數(shù)據(jù)都以幀的格式按位傳給主機(jī)，一幀包含11-12個(gè)位。幀格式如下,host to device only,奇校驗(yàn),當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給鍵盤/鼠標(biāo)時(shí)，設(shè)備回送一個(gè)握手信號(hào)來(lái)應(yīng)答數(shù)據(jù)包已經(jīng)收到,返回本節(jié),2.4 PS/2協(xié)議,2.4.2 device-to-host,不管通訊的方向怎樣，時(shí)鐘信號(hào)總是由鍵盤/鼠標(biāo)產(chǎn)生。 在時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存讀??；在時(shí)鐘信號(hào)的高電平，數(shù)據(jù)線改變狀態(tài),圖2.6 設(shè)備到主機(jī)的通訊,返回本節(jié),2.4 PS/2協(xié)議,CLOCK,DATA,PS/2鍵盤向主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 b ， 由此可得8個(gè)數(shù)據(jù)位=0101 1101b=5Dh 而“”對(duì)應(yīng)的三套掃描通碼是：2B，