基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现Word格式文档下载.docx
- 文档编号:14778679
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:398.68KB
基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现Word格式文档下载.docx
《基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现Word格式文档下载.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
因本毕业论文(设计)引起的法律结果完全由本人承担。
特此声明
作者专业
通信工程
作者学号
作者签名
年月日
TheDesignandSimulationImplementationofthePS2KeyboardControlbasedonFPGA
2013年5月10日
摘要
本文简述了PS2键盘的特点和工作原理,重点介绍了在FPGA上实现PS2键盘的结构设计和VHDL代码设计。
PS2键盘具有价格低、通用可靠,且连接线少(仅使用2根信号线)的特点。
并可满足多种系统的要求。
FPGA(FieldProgrammableGateArray)是一类高集成度的可编程逻辑器件,它结合EDA技术以硬件描述语言、电路原理图、状机等形式输入设计逻辑;
并提供功能模拟、时序仿真等模拟手段,再经过一系列的变换,将输入逻辑转换成FPGA器件所需的编程文件,以实现专用集成电路ASIC。
应用FPGA设计PS2键盘控制器,不仅有硬件电路简单,更具灵活性,集成度高更容易移植等特点,更重要的是现代EDA(电子设计自动化)技术提供了一种很好的途径,利用VHDL硬件描述语言和FPGA器件可以很方便地构建键盘扫描模块。
设计使得使用VHDL语言基于FPGA芯片实现PS2键盘成为研究的方向。
本文对基于VHDL的PS2键盘实现进行了研究,并设计了PS2键盘。
所做的主要工作为:
(1)以PS2键盘控制的基本理论为依据,对其进行了详细的讨论。
(2)本设计中采用了自上而下的层次化、模块化的设计思想,将整个接口划分为多个模块,同时利用VHDL语言的描述方法对各个功能模块进行了设计,最终完成了PS2键盘的系统设计。
(3)运用ISE软件进行仿真。
关键词:
VHDL;
PS2键盘;
ISE
Abstract
ThispaperdescribesthecharacteristicsandworkingprincipleofPS2keyboard,introducedinthestructureofFPGAtorealizethePS2keyboarddesignandVHDLcodedesign.
PS2keyboardhaslowpriceandreliableingeneralandlesscables(USESonly2signallines).Andcanmeettherequirementsofavarietyofsystems.
FPGA(FieldProgrammableGateArray)isakindofhighlevelofintegrationofProgrammablelogicdevices,itcombinedthetechnologyofEDAwithhardwaredescriptionlanguage(suchasforminput,circuitprinciplediagram,machinedesignlogic;
Andprovidethefunctionsimulationandtimingsimulationmodelingtechnology,thenafteraseriesoftransformation,whichconvertstheinputlogicprogrammingfilesneededfortheFPGAdevice,inordertorealizethespecialintegratedcircuitASIC.PS2keyboardcontrollerusingFPGAdesign,notonlythehardwarecircuitissimple,flexibility,highlevelofintegrationismoreeasytotransplant,moreimportantisthemodernEDA(electronicdesignautomation)technologyprovidesagoodway,usingtheVHDLhardwaredescriptionlanguageandFPGAdevicecanbeeasilyconstructthekeyboardscanmodule.DesignmakesuseofVHDLlanguagebasedontheFPGAchiptorealizethePS2keyboardbecomethedirectionofresearch.
Inthispaper,thePS2keyboardimplementationbasedonVHDLarestudied,anddesignthePS2keyboard.Themainworkdoneasfollows:
(1)tothePS2keyboardcontrolonthebasisofthebasictheory,andcarriesonthedetaileddiscussion.
(2)thedesignadoptsthetop-downhierarchical,modulardesignthought,willthewholeinterfaceisdividedintoseveralmodules,atthesametime,useofVHDLlanguagedescriptionmethodofeachfunctionmoduledesign,finallycompletedaPS2keyboardsystemdesign.
(3)usingISEsoftwaresimulation.
Keywords:
VHDL;
PS2keyboard;
ISE
附录20
附录1PS2键盘接口程序设计20
1概述
1.1本选题研究的目的及意义
现今生活中,随着社会的发展,各式各样的生活用品慢慢地走上了“智能”的道路,越来越令人感觉到方便。
这与一个优秀的人机交流界面密不可分。
与此同时作为计算机最常用的输入设备的键盘也日新月异。
1981年IBM推出了IBMPC/XT键盘及其接口标准。
该标准定义了83键,具5脚DIN连接器和简单的串行协议。
采用我们现在提及的作为第一套扫描码集然则它并没有主机到键盘的命令。
为此,1984年IBM推出了IBMAT键盘接口标准。
该标准定义了84~101键,与PC键盘不同的是它采用双向串行通讯协议,此协议采用第二套键盘扫描码集并设有8个主机到键盘的命令。
到了1987年,IBM又推出了PS2键盘接口标准。
该标准仍旧定义了84~101键的基础上采用6脚mini-DIN连接器,此连接器在封装上比5脚DIN连接器更小巧,仍然用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集,同时支持17个主机到键盘的命令。
现在,市面上的键盘都和PS2及AT键盘兼容,只是功能不同而已。
在工业电子设备“智能化”和升级换代迅速的电路设计中,常常需要使用键盘,而使用标准PS2键盘则可简化设计。
由于FPGA不仅可以用编写代码的方法实现复杂逻辑电路,而且其内部是由规则的逻辑阵列所组成的。
因此利用FPGA设计键盘控制器,不仅使硬件电路简单,设计周期短而且编码过程比通用MCU比,更加简单易行。
1.2本选题国内外研究状况综述
如果将CPU比作电脑的心脏,显示器比作电脑的脸,那么键盘就是电脑的嘴,是它实现了人和电脑的沟通。
它作为嵌入式系统的常用人机接口设备,在嵌入式系统中有着广泛的应用。
目前,无论是国外还是国内,各键盘制造厂商针对使用者对于键盘的功能性及使用舒适度等需求,在设计上作了相当大的调整,就市场角度来看,键盘技术在可预期的几年内将朝着以下几个趋势发展:
(1)USB介面设计:
USB(UniversalSerialBus)即为一种可联结127个装置的万用序列流排,同时支持PC97的一种外接标准,并成为目前电脑界最新的介面标准,因USB介面能够提供更简单,更直接的联结方式,即插即用,可高速存取。
据市场趋势显示,USB已经发展为便于利用,增强功能及降低成本的标准。
在WinHEC大会上,Microsoft总裁BillGates大力倡导USB的标准下,不仅Intel全部新型的主机板均支持USB而且几乎所有PC供应商都致力于发展USB的系统,因此它被预测成为整个新型PC周边设备产品爆炸性创新的"
催化剂"
。
(2)多媒体功能:
键盘的设计已开始走向多媒体世界的舞台,它拥有操控多媒体周边设备的功能同时,使用者还可依自己的需求,自行设定所需的应用功能于功能键上。
多媒体的市场正在快速发展中,键盘技术的发展也必将顺应着它的潮流而不断改进,面对这种改进,有人说是把简单的键盘复杂化(因"
热键"
必须和软件的驱动程式相配合)。
也有人认为:
聪明的键盘就该如此。
(3)人体工学设计:
随着人们对于电脑的日趋依赖,逐渐衍生出了电脑症候群。
针对此非必要性的伤害,市场上已逐渐出现并流行起号称符合人体工学原理的键盘。
PS2键盘是IBM于1987年正式推出的,在整体设计上与AT键盘相差不大,更改的最多的可能是主机到键盘命令的增加。
此外,PS2键盘出人意料的使用一种古怪的扫描码。
这使得它的兼容性大打折扣。
正如大家所熟知的那样,PS2系统并不流行,后来几乎没人再用了。
到了20世纪中期,电子键盘代替了机械键盘,1936年美国人Dvorak在QWERT式键盘的基础上发明Dvorak键盘。
在20世纪70年代,一位名为LilianMalt的发明家又对DVORAK键盘作了进一步改进发明了Malt键盘。
键盘的接口有AT接口、PS/2接口和最新的USB接口,高档的品牌机多采用PS/2接口,最早也是IBM公司的专利俗称“小口”,不过越来越多新型主板都开始提供PS/2键盘接口。
虽然目前USB作为新兴的结构,一些公司迅速推出了USB接口的键盘,但USB接口只是一个卖点,对性能的提高收效甚微,可以说现在主流的还是PS2接口,因为它价格低、通用可靠,且连接线少(仅使用2根信号线)并可满足多种系统的要求。
1.3本选题研究的主要内容
PS/2是较早电脑上常见的接口之一,用于鼠标,键盘等设备。
虽然IBM的PS/2电脑在市场中失败了,但是PS/2接口一直沿用至今,键盘是嵌入式系统的重要输入设备,实现人机交互的重要途径,随着标准PS/2键盘技术的不断成熟,在嵌入式系统中,用标准PS/2键盘会越来与广泛。
由于VHDL所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速的烧录至FPGA上进行测试,因此它成为IC设计验证的技术主流。
利用VHDL通过模块组合可以实现特定的功能,所以对于标准PS/2键盘,用VHDL设计基于FPGA的标准PS/2键盘接口,实现了标准PS/2键盘到NiosII嵌入式CPU的数据
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 FPGA PS2 键盘 控制 设计 仿真 实现