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Acute皇晶 逻辑分析仪在总线分析应用-PS/2

更新时间:2019-03-14 10:13      点击次数:7 次

目的

  提供逻辑分析仪在 PS/2 总线除错与分析之快速应用方案。

方法

  硬件连接

  连接逻辑分析仪的通道0、通道1至PS/2的Clock Pin、Data Pin及接地脚,该量测的工具是透过一个转接,使得 PS/2 的 Pin缴裸露在外,方便测量讯号,如图1。

  

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图 1

硬件设定

  设定取样率

  原则上取样率为待测物频率的4~6倍左右最合适,但是取样率越高可以看到越细致的讯号

  波形。该讯号实际量测的传输率约为15KHz。本例使用100KHz的取样率,如图2。

  

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图 2

设定触发准位

  在设定触发准位之前,建议可使用示波器来观察 PS/2 的讯号波形,来确定触发准位电压值。

  

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图 3

  

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图 4

设定触发参数

  可以根据需求来设定,本例以CH-00通道( PS/2 Clock讯号 )变化缘为触发,如图5。

 

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图 5

软件设定

  硬件设定完毕之后,进行下列软件设定步骤,如图6,再让逻辑分析仪撷取 PS/2 讯号,

  并用总线分析软件来做分析,如图7。

  通道选择:Clock 为 CH 0,Data 为CH 1。

  分析设定:该例为按下键盘按键的资料,扫描码转成键盘码。

  选择要分析的范围:预设的整个缓冲区。

  设定栏位的颜色:最后设定 PS/2 栏位颜色,按下确定,即分析 PS/2 的讯号。

  

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图 6

  

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图 7

PS/2 通讯协定

  简介

  PS/2 接口是一种 PC 兼容型计算机系统上的界面,可以用来连结键盘及鼠标。 PS/2的命名来自于 1987年时IBM所推出的个人计算机:PS/2 系列。PS/2 鼠标连接通常用来取代旧式的序列鼠标接口(DB-9 RS-232);而 PS/2 键盘连接则用来取代为 IBM PC/AT 所设计的大型 5-pin DIN 接口。PS/2的键盘及鼠标界面在电气特性上十分类似,其中主要的差别在于键盘界面需要双向的沟通。如果对调键盘和鼠标的插槽,大部份的桌上型计算机主机板将不能识别出键盘及鼠标,如图8。

  目前 PS/2 接口已经慢慢的被 USB 所取代,但大部份的桌上型计算机仍然提供 PS/2 接口。有些鼠标可以使用转换器将接口由 USB 转成 PS/2,亦有可从 USB 分接成键盘鼠标用 PS/2 接口的转接线。

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图 8

  PS/2 鼠标和键盘履行一种双向同步串列协定,换句话说,每次资料线发送一位元资料,并且每在时脉线发出一个脉冲就被读入。键盘/鼠标可以发送资料到主机而主机也可以发送资料到设备,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,只要把时脉线拉低即可。

  从键盘或鼠标发送到主机的资料在时脉信号的下降缘被读取;从主机发送到键盘/鼠标的资料在上升缘被读取。不管通讯的方向怎样,键盘和鼠标总是产生时脉讯号。如果主机要发送资料,它必须首先告诉设备开始产生时脉讯号。最大的时脉频率是 33KHz,而且大多数设备工作在10-20KHz。如果要制作一个 PS/2 设备,推荐把频率控制在 15KHz。左右这就意味着时脉应该是高40μs低40μs。

 

设备到主机的通讯

  键盘和鼠标使用一种每 11 Bit 为一个封包的串联协议,如图9。

 

9

 

图 9

  资料和时脉线都是平常保持高电位。当键盘或鼠标等待发送资料时,它首先检查时脉线以确认它是否是高电位。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资料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资料包 )。如果时脉线是高电位,设备就可以开始传送资料,参考图10。

  

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图 10

  在时脉频率为10-16.7KHz时,从时钟脉冲的上升缘到一个资料转变的时间至少要有 5μs。资料变化到时钟脉冲的下降沿的时间至少要有 5μs并且不大于 25μs。这个定时非常重要,应该严格遵循它。主机可以在第11个时钟脉冲( 停止位元 )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 )。在停止位元发送后,设备在发送下一个封包前至少应该等待 50μs。这将给主机时间当它处理接收到的字节时抑制发送( 主机在收到封包时,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资料前等 50μs。

主机到设备的通讯

  主机发送到设备的封包,有点不同于设备发送到主机的 11 Bit 封包。

  PS/2 设备总是产生时脉信号。如果主机要发送资料,它必须首先把时脉和资料线设置为「请求发送」状态,步骤: 1. 通过下拉时脉线至少 100μs来抑制通讯。

                         2. 通过下拉资料线来启用「请求发送」,然后释放时脉线。

  设备应该在不超过 10ms的间隔内就要检查这个状态。当设备检测到这个状态,它将开始产生时脉讯号,并且时脉脉冲标记下输入八个资料位元和一个停止位元。主机仅当时脉线为低的时候改变资料线,而资料在时脉脉冲的上升缘被读取。这和发生在设备到主机通讯的过程中正好相反。

  在停止位元发送后,设备要应答接收到的字节,就把资料线拉低并产生最后一个时脉脉冲。如果主机在第 11 个时脉脉冲后不释放资料线,设备将继续产生时脉脉冲直到资料线被释放,然后设备将产生一个错误。参照图11和图12。

  

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图 11
12

  

图 12

  图 12 描述了两个重要的定时条件:(a) 和 (b)。(a) 在主机最初把书记线拉低后,设备开始产生时脉脉冲的时间,必须步大于 15ms;(b) 资料包被发送的时间必须不大于2ms。如果这两个条件不满足,主机将产生一个错误。在封包收到后,主机为了处理资料立刻把时脉线拉低来抑制通讯。如果主机发送的命令要求有一个回应,这个回应必须在主机释放时脉线后 20ms之内被收到。如果没有收到,则主机产生一个错误。在设备到主机通讯的情况中,时脉改变后的 5μs内不应该发生资料改变的情况。

 

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