FPGA学习-PS2接口

FPGA学习-PS2接口

一、概述

FPGA（现场可编程门阵列）是一种可在现场进行自定义逻辑编程的可编程集成电路。它具有灵活性高、可重构性强的特点，广泛应用于嵌入式系统、数字信号处理、图像处理等领域。而PS2接口是一种用于连接计算机键盘和鼠标的标准接口，也是目前较为常见的接口之一。本文将介绍如何在FPGA中实现PS2接口。

二、PS2接口原理

PS2接口使用双线制进行数据传输，分为数据线（DATA）和时钟线（CLOCK）。当键盘或鼠标有数据要发送时，会通过时钟线发出时钟脉冲，同时将对应的数据通过数据线传输。接收方会通过时钟线来同步数据的接收。PS2接口的时钟频率通常为10 kHz，数据线上每个位的传输时间为100 μs。PS2接口的通信方式可分为两种：鼠标通信和键盘通信。数据包由一个起始位（START）、8位数据、1个奇偶校验位（O）、1个停止位（STOP）组成。

三、FPGA实现PS2接口

由于FPGA的灵活性，我们可以通过FPGA来实现PS2接口。实现PS2接口的关键是通过FPGA读取PS2接口的数据，并解析数据包。

1. 硬件设计

首先，我们需要将FPGA与PS2接口连接起来。PS2接口的DATA线连接到FPGA的一个输入引脚，CLOCK线连接到另一个输入引脚。同时，FPGA的输出引脚连接到一个接收数据的模块，该模块用于接收并解析PS2接口发送的数据包。

2. 接收数据模块设计

接收数据模块主要负责解析PS2接口发送的数据包。具体设计如下：

（1）时钟同步：首先，我们需要通过FPGA的时钟信号来同步数据的接收。我们可以使用一个时钟周期为100 μs的计数器来实现时钟同步。每当计数器的值达到100 μs时，即一个位的传输时间结束，我们就可以接收并解析接收到的数据。

（2）数据解析：一旦接收到一个完整的数据包，我们可以对数据进行解析。首先，我们需要判断起始位的值是否为0，如果不是则说明数据包错误。然后，我们可以逐位读取数据位和奇偶校验位，同时检查停止位的值是否为1。通过解析数据包，我们就可以得到键盘或鼠标发送的具体信息。

3. 编程实现

根据上述硬件设计和接收数据模块的设计，我们可以编程实现PS2接口的功能。首先，我们需要定义FPGA输入引脚和输出引脚。然后，我们可以在FPGA的主程序中读取DATA和CLOCK的输入信号，并将解析后的数据写入输出引脚。

四、应用案例

FPGA实现PS2接口的应用非常广泛。例如，在一些嵌入式系统中，我们可以使用FPGA来实现键盘和鼠标的控制功能。通过识别PS2接口发送的具体命令，我们可以实现键盘和鼠标的各种功能，例如控制光标移动、输入字符等。同时，由于PS2接口的通信速率较低，FPGA可以轻松处理PS2接口的输入输出，保证系统的及时响应。

五、总结

本文介绍了FPGA学习-PS2接口的原理和实现方法。通过FPGA实现PS2接口，我们可以将PS2设备（例如键盘和鼠标）与FPGA相连接，实现对PS2数据包的解析和控制。这种方法灵活性高、可编程性强，适用于各种嵌入式系统和数字系统。通过学习FPGA学习-PS2接口，我们可以更好地理解FPGA的应用和原理，为进一步深入学习FPGA奠定基础。