基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现

本科毕业论文（设计）论文题目：基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。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：年月日基于FPGA的PS2键盘控制设计及仿真实现TheDesignandSimulationImplementationofthePS2KeyboardControlbasedonFPGA2013年5月10日-1-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-1-AbstractThispaperdescribesthecharacteristicsandworkingprincipleofPS2keyboard,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-1-目录1概述.................................................................................................................11.1本选题研究的目的及意义..............................................................................................11.2本选题国内外研究状况综述..........................................................................................11.3本选题研究的主要内容..................................................................................................22PS2键盘的理论研究.........................................................................................32.1PS2键盘的结构特点.......................................................................................................32.2PS2键盘的工作原理.......................................................................................................32.3PS2协议...........................................................................................................................43ISE工具概述.....................................................................................................73.1硬件描述语言..................................................................................................................73.2ISE使用方法..................................................................................................................124PS2接口的设计...............................................................................................164.1模块结构设计................................................................................................................164.2VHDL代码设计.............................................................................................................164.3仿真验证........................................................................................................................17结语.....................................................................................................................18主要参考文献.........................................................................................................19附录.....................................................................................................................20附录1PS2键盘接口程序设计.................................................................................20-1-1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84~10