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1 第 一 章 PS/2 鼠 标 键 盘 协 议 Introduction: 引 言 The PS/2 device interface, used by many modern mice and keyboards, was developed by IBM and originally appeared in the IBM Technical Reference Manual. However, this document has not been printed for many years and as far as I know, there is currently no official publication of this information. I have not had access to the IBM Technical Reference Manual, so all information on this page comes from my own experiences as well as help from the references listed at the bottom of this page. PS/2 设 备 接 口 用 于 许 多 现 代 的 鼠 标 和 键 盘 它 是 由 IBM 开 发 并 且 最 初 出 现 在 IBM 技 术 参 考 手 册 里 但 是 当 我 知 道 的 时 候 这 篇 文 件 就 已 经 很 多 年 没 有 印 刷 了 因 此 关 于 这 个 内 容 现 在 没 有 官 方 的 出 版 物 我 无 法 访 问 IBM 的 技 术 参 考 手 册 所 以 本 网 页 中 的 所 有 信 息 都 来 自 于 我 自 己 的 经 验 及 本 页 最 下 面 列 出 的 参 考 的 帮 助 译 者 注 这 些 参 考 的 条 目 在 本 章 的 结 尾 处 This document descibes the interface used by the PS/2 mouse, PS/2 keyboard, and AT keyboard. I'll cover the physical and electrical interface, as well as the protocol. If you need higher-level information, such as commands, data packet formats, or other information specific to the keyboard or mouse, I have written separate documents for the two devices: 这 个 文 件 描 述 了 用 于 PS/2 鼠 标 PS/2 键 盘 及 AT 键 盘 的 接 口 我 将 论 及 物 理 和 电 气 接 口 也 包 括 协 议 如 果 你 需 要 更 高 级 的 信 息 诸 如 命 令 数 据 包 的 格 式 或 者 其 他 关 于 键 盘 鼠 标 的 特 别 细 节 那 么 我 对 这 两 种 设 备 写 了 独 立 的 文 件 The PS/2 (AT) Keyboard Interface The PS/2 Mouse Interface 译 者 注 这 两 篇 文 章 已 经 包 含 到 这 篇 译 文 中 来 了 是 第 二 章 和 第 三 章 I also encourage you to check out my homepage for more information related to this topic, including projects, code, and links related to the mouse and keyboard. 我 同 样 鼓 励 你 在 我 的 主 页 上 校 对 更 多 与 这 个 话 题 相 关 的 信 息 包 括 工 程 代 码 和 与 鼠 标 键 盘 有 关 的 链 接 The Connector: 连 接 器 The physical PS/2 port is one of two styles of connectors: The 5-pin DIN or the 6-pin mini-din. Both connectors are completely (electrically) similar; the only practical difference between the two is the arrangement of pins. This means the two types of connectors can easily be changed with simple hard-wired adaptors. These cost about $6 each or you can make your own by matching the pins on any two connectors. The DIN standard was created by the German Standardization Organization (Deutsches Institut fuer Norm). Their website is at (this site is in German, but most of their pages are also available in English.) 物 理 上 的 PS/2 端 口 是 两 类 连 接 器 中 的 一 种 5 脚 的 DIN 或 6 脚 的 mini-din 这 两 种 连 接 器 在 电 气 特 性 上 是 十 分 类 似 的 实 际 上 两 者 只 有 一 点 不 同 那 就 是 管 脚 的 排 列 这 就 意 味 着 这 两 类 连 接 器 可 以 很 容 易 用 一 种 简 单 的 硬 件 连 线 的 适 配 器 来 转 换 这 种 适 配 器 大 约 每 个 值 6 美 元 或 者 你 可 以 根 据 任 意 两 种 连 接 器 的 对 应 管 脚 关 系 做 你 自 己 的 适 配 器 DIN 标 准 是 由 德 国 标 准 化 组 织 (Deutsches Institut fuer Norm) 建 立 的 他 们 的 网 站 在 这 个 站 点 是 德 文 的 但 他 们 的 很 多 网 页 同 样 可 用 于 英 文 第 1 页 共 1 页

2 PC keyboards can have either a 6-pin mini-din or a 5-pin DIN connector. If your keyboard has a 6-pin mini-din and your computer has a 5-pin DIN (or visa versa), the two can be made compatible with the adaptors described above. Keyboards with the 6-pin mini-din are often referred to as "PS/2" keyboards, while those with the 5-pin DIN are called "AT" devices ("XT" keyboards also used the 5-pin DIN, but they are quite old and haven't been made for many years.) All modern keyboards built for the PC are either PS/2, AT, or USB. This document does not apply to USB devices, which use a completely different interface. 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 Mice come in a number of shapes and sizes (and interfaces.) The most popular type is probably the PS/2 mouse, with USB mice gaining popularity. Serial mice are also quite popular, but the computer industry is abandoning them in support of USB and PS/2 devices. This document applies only to PS/2 mice. If you want to interface a serial mouse, check out Microchip's appnote #519, "Implementing a Simple Serial Mouse Controller." 鼠 标 流 行 着 大 量 的 形 状 和 大 小 和 接 口 最 流 行 的 类 型 可 能 算 是 PS/2 鼠 标 现 在 USB 鼠 标 渐 渐 开 始 流 行 起 来 了 串 行 鼠 标 同 样 非 常 流 行 但 计 算 机 工 业 放 弃 了 它 们 转 而 支 持 USB 和 PS/2 设 备 这 篇 文 章 仅 适 用 于 PS/2 鼠 标 如 果 你 要 知 道 一 个 串 行 鼠 标 的 接 口 请 查 验 Microchip 的 519 号 应 用 实 现 一 个 简 单 的 串 行 鼠 标 控 制 器 As a side note, there is one other type of connector you may run into on keyboards. While most keyboard cables are hard-wired to the keyboard, there are some whose cable is not permanently attached and come as a separate component. These cables have a DIN connector on one end (the end that connects to the computer) and a SDL (Sheilded Data Link) connector on the keyboard end. SDL was created by a company called "AMP." This connector is somewhat similar to a telephone connector in that it has wires and springs rather than pins, and a clip holds it in place. If you need more information on this connector, you might be able to find it on AMP's website at I have only seen this type of connector on (old) XT keyboards, although there may be AT keyboards that also use the SDL. Don't confuse the SDL connector with the USB connector--they probably both look similar in my diagram below, but they are actually very different. Keep in mind that the SDL connector has springs and moving parts, while the USB connector does not. 作 为 边 注 还 有 另 外 一 种 类 型 的 连 接 器 你 可 以 在 键 盘 上 碰 到 虽 然 多 数 键 盘 电 缆 都 是 固 定 连 接 到 键 盘 的 但 还 有 一 些 键 盘 电 缆 不 是 永 久 挂 接 的 而 是 作 为 一 个 单 独 的 部 件 这 种 电 缆 在 一 端 有 一 个 DIN 的 连 接 器 这 端 连 接 到 计 算 机 而 连 接 到 键 盘 的 那 一 端 是 一 个 SDL 屏 蔽 的 数 据 连 接 器 连 接 器 SDL 是 由 一 个 叫 AMP 的 公 司 建 立 的 这 种 连 接 器 有 点 象 电 话 连 接 器 它 有 金 属 丝 和 弹 簧 代 替 管 脚 用 一 个 卡 子 保 持 它 在 适 当 的 位 置 上 如 果 你 需 要 知 道 关 于 这 种 连 接 器 的 更 多 信 息 你 可 以 在 AMP 的 网 站 找 到 它 AMP 的 网 站 在 尽 管 可 能 AT 键 盘 同 样 可 以 使 用 SDL 但 我 只 在 一 个 很 老 的 XT 键 盘 上 看 见 过 这 种 连 接 器 不 要 把 SDL 连 接 器 和 USB 连 接 器 混 淆 起 来 这 两 个 可 能 在 我 下 面 画 的 示 意 图 中 看 起 来 有 点 类 似 但 是 它 们 实 际 上 是 非 常 不 同 的 记 住 SDL 有 弹 簧 和 活 动 部 件 而 USB 连 接 器 没 有 The pinouts for each connector are shown below: 每 种 连 接 器 的 引 脚 定 义 如 下 所 示 第 2 页 共 2 页

3 Male 公 的 Female 母 的 5-pin DIN (AT/XT): 5 脚 DIN(AT/XT) 1 - Clock 1 时 钟 2 - Data 2 数 据 3 - Not Implemented 3 未 实 现 保 留 4 - Ground 4 电 源 地 (Plug) 插 头 (Socket) 插 座 v 5 电 源 +5V Male 公 的 Female 母 的 6-pin Mini-DIN (PS/2): 6 脚 Mini-DIN(PS/2) 1 - Data 1 数 据 2 - Not Implemented 2 未 实 现 保 留 3 - Ground 3 电 源 地 v 4 电 源 +5V (Plug) 插 头 (Socket) 插 座 5 - Clock 5 时 钟 6 - Not Implemented 6 未 实 现 保 留 6-pin SDL: 6 脚 SDL A - Not Implemented A 未 实 现 保 留 B - Data B 数 据 C - Ground C 电 源 地 D - Clock D 时 钟 E - +5v E 电 源 +5V F - Not Implemented F 未 实 现 保 留 General Description: 一 般 性 描 述 (Note: Throughout this document, I may use the more general term "host" to refer to the computer--or whatever the keyboard/mouse is connected to-- and the term "device" will refer to the keyboard/mouse.) 注 意 遍 及 这 篇 文 章 我 使 用 了 更 普 通 的 术 语 host 使 之 计 算 机 或 者 键 盘 / 鼠 标 连 接 到 的 单 元 而 术 语 device 是 指 键 盘 / 鼠 标 译 者 注 在 下 面 的 译 文 中 host 可 能 被 翻 译 成 主 机 There are four interesting pins on the connectors just described: Ground, +5v, Data, and Clock. The +5V is supplied by the host (computer) and the keyboard/mouse's ground is connected to the host's electrical ground. Data and Clock are both open collector, which means they are normally held at a high logic level but can easily be pulled down to ground (logic 0.) Any device you connect to a PS/2 mouse, keyboard, or host should have large pull-up resistors on the Clock and Data lines. You apply a "0" by pulling the line low and you apply a "1" by letting the line float high. Refer to Figure 1 for a general interface to Data and Clock. (Note: if you are going to use a microcontroller such as the PIC, where I/O is bidirectional, you may skip the transistors and buffers and use the same pin for both input and output. With this configuration, a "1" is asserted by setting the pin to input and let the resistor pull the line high. A "0" is then asserted by changing the pin to output and write a "0" to that pin, which will pull the line to ground.) 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 第 3 页 共 3 页

4 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 Figure 1: Open-collector interface to Data and Clock. Data and Clock are read on the microcontroller's port A and B, respectively. Both lines are normally held at +5V, but can be pulled to ground by asserting logic 1 on C and D. As a result, Data equals D, inverted, and Clock equals C, inverted. 图 1 数 据 线 和 时 钟 线 的 集 电 极 开 路 接 口 数 据 和 时 钟 分 别 由 微 控 制 器 的 A 端 口 和 B 端 口 读 入 这 两 条 线 通 常 保 持 +5V 但 可 以 往 端 口 C 和 D 写 入 1 来 拉 到 地 结 果 是 数 据 是 D 的 反 相 时 钟 是 C 的 反 相 The PS/2 mouse and keyboard implement a bidirectional synchronous serial protocol. In other words, Data is sent one bit at a time on the Data line and is read on each time Clock is pulsed. The keyboard/mouse can send data to the host and the host can send data to the device, but the host always has priority over the bus and can inhibit communication from the keyboard/mouse at any time by holding Clock low. 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 Data sent from the keyboard/mouse to the host is read on the falling edge of the clock signal (when Clock goes from high to low); data sent from the host to the keyboard/mouse is read on the rising edge (when Clock goes from low to high.) Regardless of the direction of communication, the keyboard/mouse always generates the clock signal. If the host wants to send data, it must first tell the device to start generating a clock signal (that process is described in the next section.) The maximum clock frequency is 33 khz and most devices operate within 10-20kHz. If you want to build a PS/2 device, I would recommend keeping this frequency around 15 khz. This means Clock should be high for about 40 microseconds and low for 40 microseconds. 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 All data is arranged in bytes with each byte sent in a frame consisting of bits. These bits are: 所 有 数 据 安 排 在 字 节 中 每 个 字 节 为 一 帧 包 含 了 个 位 这 些 位 的 含 义 如 下 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 第 4 页 共 4 页

5 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 1 acknowledge bit (Host-to-device communication only) 1 个 应 答 位 仅 在 主 机 对 设 备 的 通 讯 中 The parity bit is set if there is an even number of 1's in the data bits and reset (0) if there is an odd number of 1's in the data bits. The number of 1's in the data bits plus the parity bit always add up to an odd number (odd parity.) This is used for error detection. 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 是 为 奇 数 这 就 是 奇 校 验 这 是 用 来 进 行 错 误 检 测 的 When the host is sending data to the keyboard/mouse, a handshaking bit is sent from the device to acknowledge the packet was received. This bit is not present when the device sends data to the host. 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 Device-to-Host Communication: 设 备 到 主 机 的 通 讯 过 程 The Data and Clock lines are both open collector (normally held at a high logic level.) When the keyboard or mouse wants to send information, it first checks Clock to make sure it's at a high logic level. If it's not, the host is inhibiting communication and the device must buffer any to-be-sent data until it regains control of the bus (the keyboard has a 16-byte buffer and the mouse's buffer stores only the last packet sent.) If the Clock line is high, the device can begin to transmit its data. 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 As I mentioned in the previous section, the keyboard and mouse use a serial protocol consisting of 11-bit frames. These bits are: 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 Each bit is read by the host on the falling edge of the clock, as is illustrated in Figures 2 & 3. 每 位 在 时 钟 的 下 降 沿 被 主 机 读 入 如 图 2 和 3 所 示 Figure 2: Device-to-host communication. The Data line changes state when Clock is high and that data is latched on the falling edge of the clock signal. 第 5 页 共 5 页

6 图 2 设 备 到 主 机 的 通 讯 当 时 钟 为 高 数 据 线 改 变 状 态 在 时 钟 信 号 的 下 降 沿 数 据 被 锁 存 Figure 3: Scan code for the "Q" key (15h) being sent from a keyboard to the computer. Channel A is the Clock signal; channel B is the Data signal. 图 3 Q 键 的 扫 描 码 从 键 盘 发 送 到 计 算 机 通 道 A 是 时 钟 信 号 通 道 B 是 数 据 信 号 The clock frequency is kHz. The time from the rising edge of a clock pulse to a Data transition should be at least 5 microseconds. The time from a data transition to the falling edge of a clock pulse should be at least 5 microseconds and no greater than 25 microseconds. This timing is very important--you should follow it exactly. The host may pull the line low before the 11th clock pulse (stop bit), causing the device to abort sending the current byte (this is very rare.) After the stop bit is transmitted, the device should wait at least 50 microseconds before sending the next packet. This gives the host time to inhibit transmission while it processes the received byte (the host will usually automatically do this after each packet is received.) The device should wait at least 50 microseconds after the host releases an inhibit before sending any data. 时 钟 频 率 为 kHz 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 I would recommend the following process for sending a single byte from an emulated keyboard/mouse to the host: 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) Wait for Clock = high. 2) Delay 50 microseconds. 3) Clock still = high? No--goto step 1 4) Data = high? No--Abort (and read byte from host) 5) Delay 20 microseconds (=40 microseconds to the time Clock is pulled low in sending the start bit.) 6) Output Start bit (0) \ After sending each of these bits, test 7) Output 8 data bits > Clock to make sure host hasn't pulled it 8) Output Parity bit / low (which would abort this transmission.) 9) Output Stop bit (1) 10) Delay 30 microseconds (=50 microseconds from the time Clock is released in sending the stop bit) 1) 等 待 Clock = high 2) 延 时 50 微 秒 第 6 页 共 6 页

7 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 传 送 9) 输 出 停 止 位 (1) 10) 延 迟 30 毫 秒 (=50 微 秒 from the time Clock is released in sending the stop bit) The process for sending a single bit should then be as follows: 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 6) 延 迟 20 微 秒 Here is some sample code written for the PIC16F84 that follows the above algorithms to send a byte to the host. "Delay" is a self-explanitory macro; "CLOCK" and "DATA" are the bits connected to the Clock and Data lines; "TEMP0", "PARITY", and "COUNTER" are all general purpose registers. Note that in the "PS2outBit" routine, the Data and Clock lines are brought low by setting the appropriate I/O pin to output (it's assumed their output was set to "0" at the beginning of the program.) And they are allowed to float (high) by setting the I/O pin to input (and allow a pull-up resistor to pull the line high.) This was written for a PIC running at 4.61 MHz +/- 25% (RC oscillator: 5k/20pF). This is very important for timing considerations. 这 里 有 一 些 采 用 上 面 算 法 来 发 送 一 个 字 节 到 主 机 的 PIC16F84 的 简 单 样 例 代 码 Delay 是 一 自 说 明 宏 CLOCK 和 DATA 是 连 接 到 时 钟 和 数 据 线 上 的 位 单 元 TEMP0 PARITY 和 COUNTER 都 是 一 般 目 的 的 寄 存 器 注 意 在 PS2outBit 例 程 中 数 据 线 和 时 钟 线 通 过 设 置 适 当 的 I/O 脚 为 输 出 态 来 拉 低 电 平 在 程 序 的 开 始 它 们 的 输 出 被 置 为 0 通 过 置 I/O 脚 为 输 出 它 们 就 允 许 上 浮 为 高 电 平 允 许 上 来 电 阻 拉 线 路 为 高 电 平 下 面 给 PIC 用 的 代 码 运 行 于 4.61MHz +/-25% RC 振 荡 器 5k/20pF 这 个 值 对 定 时 条 件 非 常 重 要 ByteOut movwf TEMP0 ;Save to-be-sent byte InhibitLoop btfss CLOCK ;Check for inhibit goto InhibitLoop Delay 50 ;Delay 50 microseconds 第 7 页 共 7 页

8 btfss CLOCK ;Check again for inhibit goto InhibitLoop btfss DATA ;Check for request-to-send retlw 0xFF clrf PARITY ;Init reg for parity calc movlw 0x08 movwf COUNTER movlw 0x00 call BitOut ;Output Start bit (0) btfss CLOCK ;Test for inhibit goto ByteOutEnd Delay 4 ByteOutLoop movf TEMP0, w xorwf PARITY, f ;Calculate parity call BitOut ;Output Data bits btfss CLOCK ;Test for inhibit goto ByteOutEnd rrf TEMP0, f decfsz COUNTER, f goto ByteOutLoop Delay 2 comf PARITY, w call BitOut ;Output Parity bit btfss CLOCK ;Test for inhibit goto ByteOutEnd Delay 5 movlw 0xFF call BitOut ;Output Stop bit (1) Delay 48 retlw 0x00 ByteOutEnd bsf STATUS, RP0 ;Host has aborted bsf DATA ;DATA=1 bsf CLOCK ;CLOCK=1 bcf STATUS, RP0 retlw 0xFE BitOut bsf STATUS, RP0 andlw 0x01 btfss STATUS, Z bsf DATA btfsc STATUS, Z bcf DATA Delay 21 bcf CLOCK Delay 45 bsf CLOCK 第 8 页 共 8 页

9 bcf STATUS, RP0 Delay 5 return Host to Device Communication: 主 机 到 设 备 的 通 讯 The packet is sent a little differently in host-to-device communication... 被 发 送 的 包 有 点 不 同 于 主 机 到 设 备 通 讯 过 程 First of all, the PS/2 device always generates the clock signal. If the host wants to send data, it must first put the Clock and Data lines in a "Request-to-send" state as follows: 首 先 PS/2 设 备 总 是 产 生 时 钟 信 号 如 果 主 机 要 发 送 数 据 它 必 须 首 先 把 时 钟 和 数 据 线 设 置 为 请 求 发 送 状 态 如 下 示 Inhibit communication by pulling Clock low for at least 100 microseconds. 通 过 下 拉 时 钟 线 至 少 100 微 秒 来 抑 制 通 讯 Apply "Request-to-send" by pulling Data low, then release Clock. 通 过 下 拉 数 据 线 来 应 用 请 求 发 送 然 后 释 放 时 钟 The device should check for this state at intervals not to exceed 10 milliseconds. When the device detects this state, it will begin generating Clock signals and clock in eight data bits and one stop bit. The host changes the Data line only when the Clock line is low, and data is latched on the rising edge of the clock pulse. This is opposite of what occours in device-to-host communication. 设 备 应 该 在 不 超 过 10 毫 秒 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 钟 信 号 并 且 时 钟 脉 冲 标 记 下 输 入 八 个 数 据 位 和 一 个 停 止 位 主 机 仅 当 时 钟 线 为 低 的 时 候 改 变 数 据 线 而 数 据 在 时 钟 脉 冲 的 上 升 沿 被 锁 存 当 发 生 在 设 备 到 主 机 通 讯 的 过 程 中 时 正 好 相 反 After the stop bit is sent, the device will acknowledge the received byte by bringing the Data line low and generating one last clock pulse. If the host does not release the Data line after the 11th clock pulse, the device will continue to generate clock pulses until the the Data line is released (the device will then generate an error.) 在 停 止 位 发 送 后 设 备 要 应 答 接 收 到 的 字 节 就 把 数 据 线 拉 低 并 产 生 最 后 一 个 时 钟 脉 冲 如 果 主 机 在 第 11 个 时 钟 脉 冲 后 不 释 放 数 据 线 设 备 将 继 续 产 生 时 钟 脉 冲 直 到 数 据 线 被 释 放 然 后 设 备 将 产 生 一 个 错 误 The Host may abort transmission at time before the 11th clock pulse (acknowledge bit) by holding Clock low for at least 100 microseconds. 主 机 可 以 在 第 11 个 时 钟 脉 冲 应 答 位 前 中 止 一 次 传 送 只 要 下 拉 时 钟 线 至 少 100 微 秒 To make this process a little easier to understand, here's the steps the host must follow to send data to a PS/2 device: 要 使 得 这 个 过 程 易 于 理 解 主 机 必 须 按 下 面 的 步 骤 发 送 数 据 到 PS/2 设 备 1) Bring the Clock line low for at least 100 microseconds. 2) Bring the Data line low. 3) Release the Clock line. 4) Wait for the device to bring the Clock line low. 第 9 页 共 9 页

10 5) Set/reset the Data line to send the first data bit 6) Wait for the device to bring Clock high. 7) Wait for the device to bring Clock low. 8) Repeat steps 5-7 for the other seven data bits and the parity bit 9) Release the Data line. 10) Wait for the device to bring Data low. 11) Wait for the device to bring Clock low. 12) Wait for the device to release Data and Clock 1) 把 时 钟 线 拉 低 至 少 100 微 秒 2) 把 数 据 线 拉 低 3) 释 放 数 据 线 4) 等 待 设 备 把 时 钟 线 拉 低 5) 设 置 / 复 位 数 据 线 发 送 第 一 个 数 据 位 6) 等 待 设 备 把 时 钟 拉 高 7) 等 待 设 备 把 时 钟 拉 低 8) 重 复 5-7 步 发 送 剩 下 的 7 个 数 据 位 和 校 验 位 9) 释 放 数 据 线 10) 等 待 设 备 把 数 据 线 拉 低 11) 等 待 设 备 把 时 钟 线 拉 低 12) 等 待 设 备 释 放 数 据 线 和 时 钟 线 Figure 3 shows this graphically and Figure 4 separates the timing to show which signals are generated by the host, and which are generated by the PS/2 device. Notice the change in timing for the Ack bit--the data transition occours when the Clock line is high (rather than when it is low as is the case for the other 11 bits.) 图 3 用 图 形 表 示 图 4 以 单 独 的 时 序 表 示 了 由 主 机 产 生 的 信 号 及 由 PS/2 设 备 产 生 的 信 号 注 意 应 答 位 时 序 的 改 变 数 据 的 改 变 发 生 在 时 钟 线 为 高 的 时 候 不 同 于 其 它 11 位 是 当 它 为 低 的 时 候 Figure 3: Host-to-Device Communication. 图 3 主 机 到 设 备 的 通 讯 Figure 4: Detailed host-to-device communication. 图 4 主 机 到 设 备 通 讯 的 详 细 过 程 第 10 页 共 10 页

11 Figure 4 shows two important timing considerations: (a), and (b). (a), the time it takes the device to begin generating clock pulses after the host initially takes the Clock line low, must be no greater than 15ms; (b), the time it takes for the packet to be sent, must be no greater than 2ms. If either of these time limits is not met, the host will generate an error. Immediately after the packet is received, the host may bring the Clock line low to inhibit communication while it processes data. If the command sent by the host requires a response, that response must be received no later than 20ms after the host releases the Clock line. If this does not happen, the host generates an error. As was the case with Device-to-host communication, no Data transition may occur with 5 microseconds of a Clock transition. 图 4 描 述 了 两 个 重 要 的 定 时 条 件 a 和 b a 在 主 机 最 初 把 数 据 线 拉 低 后 设 备 开 始 产 生 时 钟 脉 冲 的 时 间 必 须 不 大 于 15ms b 数 据 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 包 收 到 后 主 机 为 了 处 理 数 据 立 刻 把 时 钟 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 钟 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 钟 改 变 后 的 5 微 秒 内 不 应 该 发 生 数 据 改 变 的 情 况 If you want to emulate a mouse or keyboard, I would recommend reading data from the host as follows: 如 果 你 要 仿 真 一 个 鼠 标 或 键 盘 我 推 荐 你 按 如 下 的 过 程 从 主 机 读 入 数 据 In your main program, check for Data=low at least every 10 milliseconds. If Data has been brought low by the host, read one byte from the host 在 你 的 主 程 序 中 至 少 每 10 毫 秒 检 测 数 据 线 是 否 为 低 如 果 数 据 线 已 被 主 机 拉 低 则 从 主 机 读 取 一 个 字 节 1) Wait for Clock=high 2) Is Data still low? No--An error occurred; Abort. 3) Read 8 data bits \ After reading each of these bits, test 4) Read parity bit > Clock to make sure host hasn't pulled it 5) Read stop bit / low (which would abort this transmission.) 6) Data still equals 0? Yes--Keep clocking until Data=1 then generate an error 7) Output Acknowledge bit 8) Check Parity bit. Generate an error if parity bit is incorrect 第 11 页 共 11 页

12 9) Delay 45 microseconds (to give host time to inhibit next transmission.) 1) 等 待 时 钟 线 为 高 2) 数 据 线 仍 然 为 低 吗 不 有 错 误 发 生 放 弃 3) 读 入 8 个 数 据 位 \ 在 读 入 这 些 位 后 4) 读 入 校 验 位 > 测 试 时 钟 线 数 否 被 主 机 拉 低 5) 读 入 停 止 位 / 这 就 意 味 着 放 弃 这 次 传 送 6) 数 据 线 仍 旧 为 0 吗 是 保 持 时 钟 直 到 数 据 1 然 后 产 生 一 个 错 误 7) 输 出 应 答 位 8) 检 查 校 验 位 如 果 校 验 位 不 正 确 则 产 生 一 个 错 误 9) 延 迟 45 微 秒 给 主 机 时 间 抑 制 下 次 的 传 送 Read each bit (8 data bits, parity bit, and stop bit) as follows: 1) Delay 20 microseconds 2) Bring Clock low 3) Delay 40 microseconds 4) Release Clock 5) Delay 20 microsecond 6) Read Data line 按 如 下 次 序 读 取 每 位 8 个 数 据 位 检 验 位 和 停 止 位 1) 延 迟 20 微 秒 2) 把 时 钟 拉 低 3) 延 迟 40 微 秒 4) 释 放 时 钟 5) 延 迟 20 微 秒 7) 读 数 据 线 Send the acknowledge bit as follows: 1) Delay 15 microseconds 2) Bring Data low 3) Delay 5 microseconds 4) Bring Clock low 5) Delay 40 microseconds 6) Release Clock 7) Delay 5 microseconds 8) Release Data 按 如 下 次 序 发 送 应 答 位 1) 延 迟 15 微 秒 2) 把 数 据 线 拉 低 3) 延 迟 5 微 秒 4) 把 时 钟 线 拉 低 5) 延 迟 40 微 秒 6) 释 放 时 钟 线 7) 延 迟 5 微 秒 第 12 页 共 12 页

13 8) 释 放 数 据 线 Here is some sample code written for the PIC16F84 that implements the above algorithms to read data from a PS/2 host. "Delay" is a self-explanitory macro; "CLOCK" and "DATA" are the port bits connected to the Clock and Data lines; "TEMP0", "PARITY", and "COUNTER" are all general purpose registers. Note that in the "PS2inBit" routine, Clock is brought low by setting the appropriate I/O pin to output (it's assumed they were set to "0" at the beginning of the program.) And it is allowed to float (high) by setting the I/O pin to input (and allow a pull-up resistor to pull the line high.) Timing was worked out for a PIC running at 4.61 MHz +/- 25% (RC oscillator with values 5k/20 pf). Will work for any oscillator between 3.50 MHz MHz. 这 里 有 写 给 PIC16F84 的 样 例 实 现 了 上 述 从 PS/2 主 机 读 取 数 据 的 算 法 Delay 是 一 个 自 扩 展 宏 CLOCK 和 DATA 是 连 接 到 时 钟 线 和 数 据 线 上 的 位 端 口 TEMP0 PARITY 和 COUNTER 都 是 一 般 用 途 的 寄 存 器 注 意 在 PS2inBit 例 程 中 置 适 当 的 I/O 脚 为 输 出 来 把 时 钟 拉 低 在 程 序 的 开 始 处 它 们 被 设 置 为 0 置 I/O 脚 为 输 入 就 是 让 它 们 上 浮 成 高 电 平 上 拉 电 阻 把 管 线 拉 成 高 电 平 为 达 到 设 计 的 定 时 时 序 PIC 应 运 行 于 4.61MHz +/-25% RC 振 荡 器 的 值 是 5k/20pF 当 然 也 可 以 工 作 于 任 何 3.50MHz 5.76MHz 的 振 荡 器 ByteIn btfss CLOCK ;Wait for start bit goto ByteIn btfsc DATA goto ByteIn movlw 0x08 movwf COUNTER clrf PARITY ;Init reg for parity calc Delay 28 ByteInLoop call BitIn ;Clock in Data bits btfss CLOCK ;Test for inhibit retlw 0xFE bcf STATUS, C rrf RECEIVE, f iorwf RECEIVE, f xorwf PARITY,f decfsz COUNTER, f goto ByteInLoop Delay 1 call BitIn ;Clock in Parity bit btfss CLOCK ;Test for inhibit retlw 0xFE xorwf PARITY, f Delay 5 ByteInLoop1 Delay 1 call BitIn ;Clock in Stop bit btfss CLOCK ;Test for inhibit retlw 0xFE xorlw 0x00 btfsc STATUS, Z ;Stop bit = 1? 第 13 页 共 13 页

14 clrf PARITY No--cause an error condition. btfsc STATUS, Z ;Stop bit = 1? goto ByteInLoop1 ; No--keep clocking. bsf STATUS, RP0 ;Acknowledge bcf DATA Delay 11 bcf CLOCK Delay 45 bsf CLOCK Delay 7 bsf DATA bcf STATUS, RP0 btfss PARITY, 7 ;Parity correct? retlw 0xFF ; No--return error Delay 45 retlw 0x00 BitIn Delay 8 bsf STATUS, RP0 bcf CLOCK Delay 45 bsf CLOCK bcf STATUS, RP0 Delay 21 btfsc DATA retlw 0x80 retlw 0x00 Other Sources / References: 其 它 资 源 和 参 考 Adam's micro-resources Home - Many pages/links to related information. The AT Keyboard - My page on AT keyboards The PS/2 Mouse - My page on the PS/2 mouse Synaptics Touchpad Interfacing Guide -Very informative! PS/2 Keyboard and Mouse Protocols - Timing diagrams. Holtek - Informative datasheets on many different PS/2 mice (and other peripherals). More Links - Many more links to related resources. 第 14 页 共 14 页

15 第 二 章 AT-PS/2 键 盘 接 口 Introduction: 引 言 This article tries to cover every aspect of AT and PS/2 keyboards. It includes information on the low-level signals and protocol, scan codes, the command set, initialization, compatibility issues, and other miscellaneous information. Since it's closely related, I've also included information on the PC keyboard controller. All code samples involving the keyboard interface are written in assembly for Microchip's PIC microcontrollers. All code samples related to the keyboard controller are written in x86 assembly. 这 篇 文 章 试 着 囊 括 AT 和 PS/2 键 盘 各 方 面 的 问 题 它 包 含 了 如 低 级 别 信 号 和 协 议 扫 描 码 命 令 集 初 始 化 兼 容 性 问 题 和 其 他 各 种 信 息 我 还 包 含 了 关 于 PC 键 盘 控 制 器 的 信 息 这 是 由 于 它 们 之 间 是 非 常 相 关 所 有 键 盘 接 口 的 代 码 样 例 是 用 Microchip 的 PIC 微 控 制 器 的 汇 编 语 言 书 写 所 有 与 键 盘 控 制 器 相 关 的 代 码 样 例 是 用 x86 汇 编 书 写 的 I should mention that all of the information in this article comes from my own experiences and other sources that may or may not be accurate. I did not consult any official documentation of since none has been available to me. Therefore, I provide the following disclaimer: 应 该 说 明 的 是 在 这 篇 文 章 里 提 到 的 信 息 来 自 我 自 己 的 经 验 和 其 他 资 源 因 此 可 能 不 正 确 我 没 有 参 考 任 何 官 方 的 文 件 因 为 没 有 我 能 用 到 的 因 而 我 提 出 如 下 的 弃 权 ALL INFORMATION WITHIN THIS ARTICLE IS PROVIDED "AS IS" AND WITHOUT ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTIBILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. I DO NOT GUARANTEE ANY INFORMATION IN THIS ARTICLE IS ACCURATE, AND IT SHOULD BE USED FOR ABSTRACT EDUCATIONAL PURPOSES ONLY. 译 者 注 大 伙 们 自 己 看 原 文 吧 这 个 申 明 对 要 使 用 该 文 的 人 来 说 很 重 要 You may click here to goto my main page. There, you will find other articles, code, projects, and links related to the computer keyboard. Click here for more information about me, including my resume. If you find any errors in this article or have any questions, feel free to send me an . I don't have time to respond to them all, but I will read them all and keep your questions/comments in mind when updating this page. 点 击 这 里 你 可 以 到 我 的 主 页 在 那 里 你 将 能 发 现 其 他 关 于 计 算 机 键 盘 的 别 的 文 章 代 码 工 程 和 链 接 点 击 这 里 可 以 获 得 我 的 信 息 包 括 我 的 简 历 如 果 你 在 文 章 中 发 现 有 错 误 或 者 你 有 疑 问 请 给 我 写 封 我 可 能 没 有 时 间 给 所 有 的 都 回 信 但 我 会 都 读 它 们 并 在 更 新 本 网 页 时 记 住 你 的 问 题 或 注 解 A History Lesson: 相 关 的 历 史 The most popular keyboards in use today include: 现 今 仍 在 使 用 中 的 绝 大 多 数 流 行 的 键 盘 包 括 USB keyboard - Latest keyboard supported by all new computers (Macintosh and IBM/compatible). These are relatively complicated to interface and are not covered in this article. IBM/compatible keyboards - Also known as "AT keyboards" or "PS/2 keyboards", all modern PCs support this device. They're the easiest to interface, and are the subject of this article. 第 15 页 共 15 页

16 ADB keyboards - Connect to the Apple Desktop Bus of older Macintosh systems. These are not covered in this article USB 键 盘 最 后 出 现 的 键 盘 被 所 有 新 式 的 计 算 机 支 持 Macintosh 和 IBM/ 及 其 兼 容 机 它 们 有 自 己 相 关 的 复 杂 接 口 并 且 不 包 含 这 篇 文 章 中 IBM 机 器 兼 容 键 盘 也 叫 做 AT 键 盘 或 PS/2 键 盘 所 有 现 代 的 PC 都 支 持 这 个 设 备 它 们 时 最 容 易 使 用 的 接 口 也 是 本 文 的 主 题 ADB 键 盘 连 接 到 老 式 Macintosh 系 统 的 Apple 桌 面 总 线 不 包 含 在 这 篇 文 章 中 IBM introduced a new keyboard with each of its major desktop computer models. The original IBM PC, and later the IBM XT, used what we call the "XT keyboard." These are obsolete and differ significantly from modern keyboards; the XT keyboard is not covered in this article. Next came the IBM AT system and later the IBM PS/2. They introduced the keyboards we use today, and are the topic of this article. AT keyboards and PS/2 keyboards were very similar devices, but the PS/2 device used a smaller connector and supported a few additional features. Nonetheless, it remained backward compatible with AT systems and few of the additional features ever caught on (since software also wanted to remain backward compatible.) Below is a summary of IBM's three major keyboards. IBM 引 入 了 一 种 新 型 的 键 盘 作 为 它 每 种 主 要 桌 面 计 算 机 型 号 的 配 备 最 早 的 IBM PC 和 后 来 的 IBM XT 使 用 的 我 们 称 之 为 XT 键 盘 它 们 很 古 老 并 和 现 代 的 键 盘 一 点 都 不 相 同 关 于 XT 键 盘 没 有 在 本 文 中 论 及 后 来 出 现 了 IBM AT 系 统 再 后 来 出 现 IBM PS/2 他 们 引 进 的 键 盘 我 们 至 今 还 在 使 用 也 是 本 文 的 主 题 AT 键 盘 和 PS/2 键 盘 时 十 分 相 似 的 设 备 但 是 PS/2 使 用 了 更 小 的 连 接 器 并 且 支 持 少 量 附 加 的 特 征 虽 然 如 此 它 仍 保 留 了 与 AT 系 统 向 后 兼 容 以 及 一 些 曾 经 流 行 的 附 加 特 征 因 为 软 件 总 要 保 持 向 后 兼 容 下 面 似 IBM 三 种 主 要 键 盘 的 概 要 IBM PC/XT Keyboard (1981): IBM PC/XT 键 盘 keys 83 键 5-pin DIN connector 5 脚 DIN 连 接 器 Simple uni-directional serial protocol 简 单 的 单 向 串 行 协 议 Uses what we now refer to as scan code set 1 采 用 我 们 现 在 提 及 的 作 为 第 一 套 扫 描 码 集 No host-to-keyboard commands 没 有 主 机 到 键 盘 的 命 令 IBM AT Keyboard (1984) - Not backward compatible with XT systems keys 键 5-pin DIN connector 5 脚 DIN 连 接 器 Bi-directional serial protocol 双 向 串 行 协 议 Uses what we now refer to as scan code set 2 采 用 我 们 现 在 提 及 的 作 为 第 二 套 扫 描 码 集 Eight host-to-keyboard commands 八 个 主 机 到 键 盘 的 命 令 IBM PS/2 Keyboard (1987) - Compatible with AT systems, not compatible with XT systems keys 键 6-pin mini-din connector 6 脚 mini-din 连 接 器 Bi-direction serial protocol 双 向 串 行 协 议 Offers optional scan code set 3 提 供 可 选 的 第 三 套 扫 描 码 集 第 16 页 共 16 页

17 17 host-to-keyboard commands 17 个 主 机 到 键 盘 的 命 令 The PS/2 keyboard was originally an extension of the AT device. It supported a few additional host-to-keyboard commands and featured a smaller connector. These were the only differences between the two devices. However, computer hardware has never been about standards as much as compatibility. For this reason, any keyboard you buy today will be compatible with PS/2 and AT systems, but it may not fully support all the features of the original devices. PS/2 最 初 是 AT 设 备 的 扩 展 它 支 持 少 量 附 加 的 主 机 到 键 盘 的 命 令 并 以 小 型 连 接 器 为 特 征 在 这 两 种 设 备 之 间 只 有 这 两 个 区 别 但 是 计 算 机 硬 件 决 不 会 有 象 兼 容 性 这 样 多 的 标 准 由 于 这 种 原 因 你 今 天 买 到 的 任 何 键 盘 都 和 PS/2 和 AT 系 统 兼 容 但 它 可 能 不 完 全 支 持 原 始 键 盘 的 所 有 特 征 Today, "AT keyboard" and "PS/2 keyboard" refers only to their connector size. Which settings/commands any given keyboard does or does not support is anyone's guess. For example, the keyboard I'm using right now has a PS/2-style connector but only fully supports seven commands, partially supports two, and merely "acknowledges" the rest. In contrast, my "Test" keyboard has an AT-style connector but supports every feature/command of the original PS/2 device (plus a few extra.) It's important you treat modern keyboards as compatible, not standard. If your project relies on non-general features, it may work on some systems, but not on others... 今 天 AT 键 盘 和 PS/2 键 盘 仅 涉 及 它 们 的 连 接 器 大 小 任 何 给 定 的 键 盘 支 持 或 不 支 持 哪 些 设 置 及 命 令 是 每 个 人 猜 测 例 如 我 现 在 使 用 的 键 盘 有 一 个 PS/2 风 格 的 连 接 器 但 它 仅 完 全 支 持 七 个 命 令 部 分 支 持 两 个 命 令 对 其 他 的 命 令 只 是 应 答 作 为 对 照 我 做 测 试 的 键 盘 有 一 个 AT 风 格 的 连 接 器 但 是 支 持 原 始 PS/2 设 备 的 每 个 特 征 / 命 令 还 加 上 少 量 额 外 的 命 令 这 点 很 重 要 就 是 你 使 用 现 代 的 键 盘 是 兼 容 性 而 不 是 标 准 如 果 你 的 工 程 依 赖 于 某 些 非 一 般 的 特 征 它 可 能 在 一 些 系 统 上 工 作 而 在 另 一 些 上 却 不 能 Modern AT-PS/2 compatible keyboards 现 代 AT-PS/2 兼 容 键 盘 Any number of keys (usually 101 or 104) 5-pin or 6-pin connector; adaptor usually included Bi-directional serial protocol Only scan code set 2 guaranteed. Acknowledges all commands; may not act on all of them. 任 意 数 目 的 按 键 通 常 是 101 或 脚 或 6 脚 连 接 器 通 常 包 括 了 适 配 器 双 向 串 行 协 议 只 有 第 二 套 扫 描 码 集 是 保 证 的 应 答 所 有 的 命 令 但 可 能 不 是 所 有 的 都 起 作 用 Footnote 1) XT keyboards use a completely different protocol than that used by AT and PS/2 systems, making it incompatible with the newer PCs. However, there was a transition period where some keyboard controllers supported both XT and AT-PS/2 keyboards (through a switch, jumper, or auto-sense.) Also, some keyboards were made to work on both types of systems (again, through the use of a switch or auto-sensing.) If you've owned such a PC or keyboard, don't let it fool you--xt keyboards are NOT compatible with modern computers. 脚 注 1 XT 键 盘 使 用 了 一 套 于 AT 和 PS/2 系 统 中 用 的 完 全 不 同 的 协 议 因 此 它 不 和 较 新 的 PC 兼 容 但 第 17 页 共 17 页

18 是 在 某 些 键 盘 控 制 器 中 有 一 转 换 过 程 可 以 既 支 持 XT 又 支 持 AT-PS/2 键 盘 通 过 开 关 跳 线 或 自 适 应 同 样 这 些 键 盘 在 两 类 系 统 都 可 以 工 作 再 次 重 申 是 通 过 开 关 或 者 自 适 应 如 果 你 有 这 样 的 PC 或 键 盘 不 要 被 它 愚 弄 了 XT 键 盘 并 不 兼 容 与 现 代 的 计 算 机 General Description: 一 般 性 描 述 Keyboards consist of a large matrix of keys, all of which are monitored by an on-board processor (called the "keyboard encoder".) The specific processor varies from keyboard-to-keyboard but they all basically do the same thing: Monitor which key(s) are being pressed/released and send the appropriate data to the host. This processor takes care of all the debouncing and buffers any data in its 16-byte buffer, if needed. Your motherboard contains a "keyboard controller" that is in charge of decoding all of the data received from the keyboard and informing your software of what's going on. All communication between the host and the keyboard uses an IBM protocol. 键 盘 上 包 含 了 一 个 大 型 的 按 键 矩 阵 它 们 是 由 安 装 在 电 路 板 上 的 处 理 器 叫 做 键 盘 编 码 器 来 监 视 的 具 体 的 处 理 器 在 键 盘 与 键 盘 之 间 是 多 样 化 的 但 是 它 们 基 本 上 都 做 着 同 样 的 事 情 监 视 哪 些 按 键 被 按 下 或 释 放 了 并 传 送 适 当 的 数 据 到 主 机 如 果 有 必 要 处 理 器 处 理 所 有 的 去 抖 动 并 在 它 的 16 字 节 缓 冲 区 里 缓 冲 数 据 你 的 主 板 包 含 了 一 个 键 盘 控 制 器 负 责 解 码 所 有 来 自 键 盘 的 数 据 并 告 诉 你 的 软 件 什 么 事 件 发 生 了 在 主 机 和 键 盘 之 间 的 通 讯 使 用 IBM 的 协 议 Footnote 1) Originally, IBM used the Intel 8048 microcontroller as its keyboard encoder. The following is a short list of modern keyboard encoders: 脚 注 1 最 初 IBM 使 用 Intel8048 微 处 理 器 作 为 它 的 键 盘 编 码 器 如 下 是 现 代 键 盘 编 码 器 的 短 清 单 Holtek: HT82K28A, HT82K628A, HT82K68A, HT82K68E EMC: EM83050, EM83050H, EM83052H, EM83053H, Intel: 8048, 8049 Motorola: 6868, 68HC11, 6805 Zilog: Z8602, Z8614, Z8615, Z86C15, Z86E23 Footnote 2) Originally, IBM used the Intel 8042 microcontroller as its keyboard controller. This has since been replaces with compatible devices integrated in motherboards' chipsets. The keyboard controller is covered later in this article. 脚 注 2 最 初 IBM 使 用 Intel 的 8042 微 控 制 器 作 为 它 的 键 盘 控 制 器 现 在 已 经 被 兼 容 设 备 取 代 并 整 合 到 主 板 的 芯 片 组 中 键 盘 控 制 器 是 本 文 稍 后 论 及 的 内 容 Electrical Interface / Protocol: 电 气 接 口 / 协 议 The AT and PS/2 keyboards use the same protocol as the PS/2 mouse. Click here for detailed information about that protocol. AT 和 PS/2 键 盘 使 用 了 与 PS/2 鼠 标 一 样 的 协 议 点 击 这 里 可 以 获 得 关 于 这 个 协 议 的 细 节 译 者 注 对 于 本 文 的 中 文 读 者 来 说 就 是 本 文 第 一 章 所 讲 述 的 内 容 Scan Codes: 扫 描 码 第 18 页 共 18 页

19 Your keyboard's processor spends most of its time "scanning", or monitoring, the matrix of keys. If it finds that any key is being pressed, released, or held down, the keyboard will send a packet of information known as a "scan code" to your computer. There are two different types of scan codes: "make codes" and "break codes". A make code is sent when a key is pressed or held down. A break code is sent when a key is released. Every key is assigned its own unique make code and break code so the host can determine exactly what happened to which key by looking at a single scan code. The set of make and break codes for every key comprises a "scan code set". There are three standard scan code sets, named one, two, and three. All modern keyboards default to set two.(1) 键 盘 的 处 理 器 花 费 很 多 的 时 间 来 扫 描 或 监 视 按 键 矩 阵 如 果 它 发 现 有 键 被 按 下 释 放 或 按 住 键 盘 将 发 送 扫 描 码 的 信 息 包 到 计 算 机 扫 描 码 有 两 种 不 同 的 类 型 通 码 和 断 码 当 一 个 键 被 按 下 或 按 住 就 发 送 通 码 当 一 个 键 被 释 放 就 发 送 断 码 每 个 按 键 被 分 配 了 唯 一 的 通 码 和 断 码 这 样 主 机 通 过 查 找 唯 一 的 扫 描 码 就 可 以 测 定 是 哪 个 按 键 每 个 键 一 整 套 的 通 断 码 组 成 了 扫 描 码 集 有 三 套 标 准 的 扫 描 码 集 分 别 是 第 一 套 第 二 套 和 第 三 套 所 有 现 代 的 键 盘 默 认 使 用 第 二 套 扫 描 码 译 者 注 通 码 和 断 码 是 国 内 的 描 述 如 果 你 知 道 更 好 的 翻 译 请 告 诉 我 So how do you figure out what the scan codes are for each key? Unfortunately, there's no simple formula for calculating this. If you want to know what the make code or break code is for a specific key, you'll have to look it up in a table. I've composed tables for all make codes and break codes in all three scan code sets: 那 么 你 能 计 算 出 每 个 按 键 的 扫 描 码 吗 不 幸 的 是 没 有 一 个 简 单 的 公 式 可 以 计 算 扫 描 码 如 果 你 要 知 道 某 特 定 按 键 的 通 码 和 断 码 你 将 不 得 不 查 表 获 得 我 已 经 把 所 有 三 套 扫 描 码 集 中 所 有 的 通 码 和 断 码 做 成 了 表 格 Scan Code Set 1 - Original XT scan code set; supported by some modern keyboards 第 一 套 扫 描 码 集 原 始 的 XT 扫 描 码 集 某 些 现 代 的 键 盘 还 支 持 Scan Code Set 2 - Default scan code set for all modern keyboards 第 二 套 扫 描 码 集 所 有 现 代 键 盘 默 认 的 扫 描 码 集 Scan Code Set 3 - Optional PS/2 scan code set--rarely used 第 三 套 扫 描 码 集 可 选 的 PS/2 扫 描 码 集 很 少 使 用 译 者 注 这 是 我 见 过 的 收 录 最 全 的 扫 描 码 集 所 有 这 三 个 扫 描 码 表 列 在 文 本 附 录 中 感 谢 Adam Chapweske 所 做 的 工 作 Footnote 1) Originally, the AT keyboard only supported set two, and the PS/2 keyboard would default to set two but supported all three. Most modern keyboards behave like the PS/2 device, but I have come across a few that didn't support set one, set three, or both. Also, if you've ever done any low-level PC programming, you've probably notice the keyboard controller supplies set ONE scan codes by default. This is because the keyboard controller converts all incomming scan codes to set one (this stems from retaining compatibility with software written for XT systems.) However, it's still set two scan codes being sent down the keyboard's serial line. 脚 注 1 最 初 AT 键 盘 只 支 持 第 二 套 PS/2 键 盘 默 认 使 用 第 二 套 且 支 持 所 有 这 三 套 许 多 现 代 键 盘 行 为 象 PS/2 设 备 但 我 遇 到 少 数 不 支 持 第 一 套 第 三 套 或 这 两 套 都 不 支 持 的 同 样 如 果 你 曾 经 做 过 低 级 PC 编 程 你 可 能 注 意 到 键 盘 控 制 器 缺 省 支 持 第 一 套 扫 描 码 这 是 因 为 键 盘 控 制 器 转 换 所 有 进 来 的 扫 描 码 到 第 一 套 这 是 为 了 和 XT 系 统 的 软 件 保 持 兼 容 但 是 它 仍 旧 下 发 第 二 套 扫 描 码 到 键 盘 的 串 行 线 Make Codes, Break Codes, and Typematic Repeat: 通 码 断 码 和 机 打 重 复 率 第 19 页 共 19 页

20 Whenever a key is pressed, that key's make code is sent to the computer. Keep in mind that a make code only represents a key on a keyboard--it does not represent the character printed on that key. This means that there is no defined relationship between a make code and an ASCII code. It's up to the host to translate scan codes to characters or commands. 只 要 一 个 键 被 按 下 这 个 键 的 通 码 就 被 发 送 到 计 算 机 记 住 通 码 只 表 示 键 盘 上 的 一 个 按 键 它 不 表 示 印 刷 在 按 键 上 的 那 个 字 符 这 就 意 味 着 在 通 码 和 ASCII 码 之 间 没 有 已 定 义 的 关 联 直 到 主 机 把 扫 描 码 翻 译 成 一 个 字 符 或 命 令 Although most set two make codes are only one-byte wide, there are a handfull of "extended keys" whose make codes are two or four bytes wide. These make codes can be identified by the fact that their first byte is E0h. 虽 然 多 数 第 二 套 通 码 都 只 有 一 个 字 节 宽 但 也 有 少 数 扩 展 按 键 的 通 码 是 两 字 节 或 四 字 节 宽 这 类 的 通 码 第 一 个 字 节 总 是 为 E0h Just as a make code is sent to the computer whenever a key is pressed, a break code is sent whenever a key is released. In addition to every key having its own unique make code, they all have their own unique break code(1). Fortunately, however, you won't always have to use lookup tables to figure out a key's break code--certain relationships do exist between make codes and break codes. Most set two break codes are two bytes long where the first byte is F0h and the second byte is the make code for that key. Break codes for extended keys are usually three bytes long where the first two bytes are E0h, F0h, and the last byte is the last byte of that key's make code. As an example, I have listed below a the set two make codes and break codes for a few keys: 正 如 键 按 下 通 码 就 被 发 往 计 算 机 一 样 只 要 键 一 释 放 断 码 就 会 被 发 送 每 个 键 都 有 它 自 己 唯 一 的 通 码 它 们 也 都 有 唯 一 的 断 码 幸 运 的 是 你 不 用 总 是 通 过 查 表 来 找 出 按 键 的 断 码 在 通 码 和 断 码 之 间 存 在 着 必 然 的 联 系 多 数 第 二 套 断 码 有 两 字 节 长 它 们 的 第 一 个 字 节 是 F0h 第 二 个 字 节 是 这 个 键 的 通 码 扩 展 按 键 的 断 码 通 常 有 三 个 字 节 它 们 前 两 个 字 节 是 E0h,F0h 最 后 一 个 字 节 是 这 个 按 键 通 码 的 最 后 一 个 字 节 作 为 一 个 例 子 我 在 下 面 列 出 了 几 个 按 键 的 第 二 套 通 码 和 断 码 Key (Set 2)Make Code (Set 2) Break Code "A" 1C F0,1C "5" 2E F0,2E "F10" 09 F0,09 Right Arrow E0, 74 E0, F0, 74 Right "Ctrl" E0, 14 E0, F0, 14 Example: What sequence of make codes and break codes should be sent to your computer for the character "G" to appear in a word processor? Since this is an upper-case letter, the sequence of events that need to take place are: press the "Shift" key, press the "G" key, release the "G" key, release the "Shift" key. The scan codes associated with these events are the following: make code for the "Shift" key (12h), make code for the "G" key (34h), break code for the "G" key(f0h,34h), break code for the "Shift" key (F0h,12h). Therefore, the data sent to your computer would be: 12h, 34h, F0h, 34h, F0h, 12h. 例 如 通 码 和 断 码 是 以 什 么 样 的 序 列 发 送 到 你 的 计 算 机 从 而 使 得 字 符 G 出 现 在 你 的 字 处 理 软 件 里 的 呢 因 为 这 是 一 个 大 写 字 母 需 要 发 生 这 样 的 事 件 次 序 按 下 Shift 键 按 下 G 键 释 放 G 键 释 放 Shift 键 与 这 些 时 间 相 关 的 扫 描 码 如 下 Shift 键 的 通 码 12h G 键 的 通 码 34h G 键 的 断 码 F0h 34h Shift 键 的 断 码 F0h 12h 因 此 发 第 20 页 共 20 页

21 送 到 你 的 计 算 机 的 数 据 应 该 是 12h 34h F0h 34h F0h 12h If you press a key, its make code is sent to the computer. When you press and hold down a key, that key becomes typematic, which means the keyboard will keep sending that key's make code until the key is released or another key is pressed. To verify this, open a text editor and hold down the "A" key. When you first press the key, the character "a" immediately appears on your screen. After a short delay, another "a" will appear followed by a whole stream of "a"s until you release the "A" key. There are two important parameters here: the typematic delay, which is the short delay between the first and second "a", and the typematic rate, which is how many characters per second will appear on your screen after the typematic delay. The typematic delay can range from 0.25 seconds to 1.00 second and the typematic rate can range from 2.0 cps (characters per second) to 30.0 cps. You may change the typematic rate and delay using the "Set Typematic Rate/Delay" (0xF3) command. 如 果 你 按 了 一 个 键 这 个 键 的 通 码 被 发 送 到 计 算 机 当 你 按 下 并 按 住 这 个 键 则 这 个 键 就 变 成 了 机 打 着 就 意 味 着 键 盘 将 一 直 发 送 这 个 键 的 通 码 直 到 它 被 释 放 或 者 其 他 键 被 按 下 要 想 证 实 这 点 只 要 打 开 一 个 文 本 编 辑 器 并 按 下 A 键 当 你 首 先 按 下 这 个 键 字 符 a 立 刻 出 现 在 你 的 屏 幕 上 在 一 个 短 暂 的 延 迟 后 接 着 出 现 一 整 串 的 a 直 到 你 释 放 A 键 这 里 有 两 个 重 要 的 参 数 机 打 延 时 是 第 一 个 和 第 二 个 a 之 间 的 延 迟 机 打 速 率 是 在 机 打 延 时 后 每 秒 有 多 少 字 符 出 现 你 的 屏 幕 上 机 打 延 时 的 范 围 可 以 从 0.25 秒 到 1.00 秒 机 打 速 率 的 范 围 可 以 从 2.0cps( 字 符 每 秒 ) 到 30.0cps 你 可 以 用 Set Typematic Rate/Delay 0xF3 命 令 来 改 变 机 打 速 率 和 延 时 译 者 注 typematic 本 文 中 翻 译 成 机 打 按 字 面 上 说 是 非 人 工 的 机 械 的 按 键 打 字 的 意 思 类 似 的 词 还 有 automatic 如 果 有 更 好 的 翻 译 请 告 诉 我 Typematic data is not buffered within the keyboard. In the case where more than one key is held down, only the last key pressed becomes typematic. Typematic repeat then stops when that key is released, even though other keys may be held down. 机 打 的 数 据 不 被 键 盘 所 缓 冲 在 多 个 键 被 按 下 的 情 况 下 只 有 最 后 一 个 按 下 的 键 变 成 机 打 当 这 个 键 被 释 放 时 机 打 重 复 就 停 止 了 甚 至 于 其 他 的 键 依 然 还 按 着 Footnote 1) Actually, the "Pause/Break" key does not have a break code in scan code sets one and two. When this key is pressed, its make code is sent; when it's released, it doesn't send anything. 脚 注 1 实 际 上 在 第 一 第 二 套 扫 描 码 里 没 有 Pause/Break 键 的 断 码 当 这 个 键 按 下 时 发 送 它 的 通 码 当 它 释 放 时 什 么 都 没 有 被 发 送 Reset: 复 位 At power-on or software reset (see the "Reset" command) the keyboard performs a diagnostic self-test referred to as BAT (Basic Assurance Test) and loads the following default values: 在 上 电 或 软 件 复 位 见 Reset 命 令 后 键 盘 执 行 诊 断 自 检 叫 做 BAT 基 本 保 证 测 试 并 载 入 如 下 的 缺 省 值 Typematic delay 500 ms. Typematic rate 10.9 cps. *Scan code set 2. *Set all keys typematic/make/break. *Variable in some keyboards, hard-coded in others. 第 21 页 共 21 页

22 机 打 延 迟 为 500ms 机 打 速 率 为 10.9cps * 第 二 套 扫 描 码 集 * 置 所 有 按 键 为 机 打 / 通 码 / 断 码 * 所 指 的 项 在 某 些 键 盘 上 时 可 变 的 而 在 其 他 键 盘 上 时 硬 件 编 码 的 不 可 变 When entering BAT, the keyboard enables its three LED indicators, and turns them off when BAT has completed. At this time, a BAT completion code of either 0xAA (BAT successful) or 0xFC (Error) is sent to the host. 当 进 入 BAT 键 盘 点 亮 它 的 三 个 LED 指 示 器 并 在 完 成 BAT 后 关 闭 它 们 此 时 BAT 完 成 代 码 要 么 0xAA BAT 成 功 或 0xFC 有 错 误 被 发 送 到 主 机 Most keyboards ignore their CLOCK and DATA lines until after the BAT completion code has been sent. Therefore, an "Inhibit" condition (CLOCK line low) may not prevent the keyboard from sending its BAT completion code 多 数 键 盘 忽 略 它 们 的 时 钟 和 数 据 线 直 到 BAT 完 成 代 码 发 送 后 所 以 抑 制 条 件 时 钟 线 拉 低 可 能 不 能 防 止 键 盘 发 送 它 们 的 BAT 完 成 代 码 Command Set: 命 令 集 Every byte sent to the keyboard gets a response of 0xFA ("acknowledge") from the keyboard. The only exceptions to this are the keyboard's response to the "Resend" and "Echo" commands. The host should wait for an "acknowledge" before sending the next byte to the keyboard. The keyboard clears its output buffer in response to any command. The following is a list of all commands that may be sent to the keyboard. 每 个 发 送 到 键 盘 的 字 节 都 从 键 盘 获 得 一 个 0xFA 应 答 的 回 应 唯 一 例 外 的 是 键 盘 对 Resend 和 Echo 命 令 的 回 应 在 发 送 下 一 个 字 节 给 键 盘 之 前 主 机 要 等 待 应 答 键 盘 应 答 任 何 命 令 后 清 除 自 己 的 输 出 缓 冲 区 下 面 列 出 了 所 有 可 能 被 发 给 键 盘 的 命 令 0xFF (Reset) - Causes keyboard to enter "Reset" mode. (See "Reset" section.) 0xFF (Reset) 引 起 键 盘 进 入 Reset 模 式 见 复 位 部 分 0xFE (Resend) - This is used to indicate an error in reception. Keyboard responds by resending the last scan code or command response sent to the host. However, 0xFE is never sent in response to a "Resend" command. 0xFE (Resend) 用 于 只 是 在 接 收 中 出 现 的 错 误 键 盘 的 响 应 就 是 重 发 送 最 后 的 扫 描 码 或 者 命 令 回 应 给 主 机 但 是 0xFE 绝 不 会 作 为 Resend 命 令 的 回 应 而 被 发 送 *0xFD (Set Key Type Make) - Allows the host to specify a key that is to send only make codes. This key will not send break codes or typematic repeat. This key is specified by its set 3 scan code. *0xFD (Set Key Type Make) 允 许 主 机 指 定 一 个 按 键 只 发 送 通 码 这 个 按 键 不 发 送 断 码 或 进 行 机 打 重 复 指 定 的 按 键 采 用 它 的 第 三 套 扫 描 码 *0xFC (Set Key Type Make/Break) - Similar to "Set Key Type Make", but both make codes and break codes are enabled (typematic is disabled.) *0xFC (Set Key Type Make/Break) 类 似 于 Set Key Type Make 只 有 通 码 和 断 码 是 使 能 的 机 打 被 禁 止 了 *0xFB (Set Key Type Typematic) - Similar to previous two commands, except make and typematic is enabled; break codes are disabled. 第 22 页 共 22 页