[FPGA开发] 【Altera SOC体验之旅】（二）PS2键盘

BOB_Sun

本文转自 http://bbs.eeworld.com.cn/thread-459637-1-1.html

（二）PS2键盘
一、老式的电脑都采用PS/2接口协议的键盘。

（该图转自http://www.cnblogs.com/jianyungs ... /03/18/1988347.html）


PS键盘使用的时序格式和串口UART的格式非常相似，不过它多了一个CLOCK信号，是由键盘给出的，用于定位数据。

（该图转自http://www.cnblogs.com/jianyungs ... /03/18/1988347.html）


（二）为了正确采集PS/2键盘的数据，首先检测CLOCK的下降沿，并且在每次下降沿把data的数据采集到一个寄存器中，当第11个数据采集到后，比较第一位是否是0（起始位），8位数据位是否校验位和校验位相同。如果满足，则把这一组Data存下来。
具体实现可以使用代码（摘自李亚民老师的<计算机原理与设计：VerilogHDL版>一书），我做了详尽的中文代码注释


`timescale 1ns/1ns
module ps2_keyboard (clk,clrn,ps2_clk,ps2_data,rdn,data,ready,overflow,ps2_clk_sync,sampling,buffer,count,w_ptr,r_ptr);
    input        clk, clrn;                    // 50 MHZ 系统时钟
    input        ps2_clk;                      // ps2 时钟信号
    input        ps2_data;                     // ps2 数据信号
    input        rdn;                          // 外部读信号，有数据时，置低一个周期，便可读一组数据。
    output [7:0] data;                         // 输出数据
    output       ready;                        // 如果controller中有数据则Ready为1，表示用户可以置低rdn读数据了
    output reg   overflow=1'b0;                     // 如果controller中数据太多没被读，内部fifo满了，overflow=1
    output reg    [9:0] buffer=10'd0;                       // 数据buffer,用于暂存ps2_data移位得到的数据。
    reg    [7:0] fifo[7:0];                    // 循环fifo
    output reg    [3:0] count=4'd0;                        // ps2_data移位次数计数器
    output reg    [2:0] w_ptr=3'd0;
        output reg [2:0]r_ptr=3'd0;                  // fifo 的读写指针
    output sampling;
   
        output reg [1:0]ps2_clk_sync=2'd00;
        //下降沿检测，当ps2_clk满足“10”，下降沿时，则sample产生一个脉冲。
        always @ (posedge clk)
        ps2_clk_sync <= {ps2_clk_sync[0],ps2_clk};
    assign sampling = ps2_clk_sync[1] &
                   ~ps2_clk_sync[0];         
                                   
        //这个always块主要做的是ps2_data的采集，以及写入fifo和fifo的读操作。                           
    always @ (posedge clk) begin
        if (!clrn) begin                       // 同步复位信号
            count    <= 0;                     // 清空计数器
            w_ptr    <= 0;                     // 清空写指针
            r_ptr    <= 0;                     // 清空读指针
            overflow <= 0;                     // 清空溢出信号。
        end else if (sampling) begin           // 如果进行一次采样，
            if (count == 4'd10) begin          // 如果采集到11个数据了，一帧结束
                if ((buffer[0] == 0) && (ps2_data) && (^buffer[9:1])) begin //一帧结束后，判断起始位0，以及结束位为1，奇校验是否正确
                    if ((w_ptr + 3'b1) != r_ptr) begin//如果这帧数据有效，判断读指针是否碰到写指针，写满
                        fifo[w_ptr] <= buffer[8:1];//如果没有写满，将数据写入fifo
                        w_ptr <= w_ptr + 3'b1; // 写指针+1
                    end else begin
                        overflow <= 1;         // 若写满，则溢出信号置1
                    end
                end
                count <= 0;                    // 如果一帧结束，count清0，准备采集下一帧数据
            end else begin                     //
                buffer[count] <= ps2_data;     // 把串行的数据存到buffer的对应位里面
                count <= count + 4'b1;         // count加1
            end
        end
        if ((~rdn) && ready) begin               //若rdn=0,ready等于1，即在有数据的情况下主机置低rdn
            r_ptr <= r_ptr + 3'b1;             // 读指针加+1，是在下一个时钟的时候才能被采样。故这一拍就可以立即得到fifo[r_ptr]数据了
            overflow <= 0;                     // 清空overflow
        end
    end
        
               
    assign ready = (w_ptr != r_ptr);           // 如果写指针不等于读指针，则ready置1，表明有数据
    assign data  = fifo[r_ptr];                // 异步读取。
        
        

endmodule


（三）仿真波形
testbench部分完全由自己编写，生成类似ps2/键盘产生的时序波形，接入ps2 controller模块，观察写与读的现象。

ps2kbd_testbench.rar (143.23 KB, 下载次数: 1)

2015-8-11 11:43 上传

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