BASYS3开发板与键盘连接实验

数字逻辑部分的最后一篇博客。当初是为了做课设，需要用到外接键盘，但是只有一块4*4的键盘。无奈只能想到连USB接口的外接键盘。然后在网上搜了很多，找到了一篇PS/2协议外接键盘的微博。在那篇微博的基础上完成了课设。

进入正题，因为BASYS3开发板有一个USB接口，而目前大部分外接键盘也都是使用的USB接口。使用PS/2的设备好像不常见了，但是市面上的键盘都兼容PS/2标准。附一张PS/2接口的图片，图源：百度百科。

然后学过微机或者单片机的同学知道，CPU和外部I/O之间的通信方式有同步和异步两种。PS/2是采用同步方式的，一个数据帧是11-12位(取决于谁是发送主方)。因为本片博客是PS/2的键盘，所以是主机是接收方，数据帧是11位的。
参考：PS/2百度百科
从PS/2向PC机发送一个字节可按照下面的步骤进行：
（1）检测时钟线电平，如果时钟线为低，则延时50μs；
（2）检测判断时钟信号是否为高，为高，则向下执行，为低，则转到(1)；
（3）检测数据线是否为高，如果为高则继续执行，如果为低，则放弃发送（此时PC机在向PS/2设备发送数据，所以PS/2设备要转移到接收程序处接收数据）；
（4）延时20μs（如果此时正在发送起始位，则应延时40μs）；
（5）输出起始位（0）到数据线上。这里要注意的是：在送出每一位后都要检测时钟线，以确保PC机没有抑制PS/2设备，如果有则中止发送；
（6）输出8个数据位到数据线上；
（7）输出校验位；
（8）输出停止位（1）；
（9）延时30μs（如果在发送停止位时释放时钟信号则应延时50μs）。
中间8个数据位里填充的是PS/2的键码。因为实验只是涉及到了怎么用，所以我没有详细地查看它的原理。需要说明的PS/2键盘的键值并不是ASCII码的值。需要我们去自己转换。具体原理可以参考：PS/2协议分析。以及本实验没有附上的键盘键值。


//
module ps2scan(clk,ps2k_clk,ps2k_data,ps2_byte,ps2_state);
input clk; //50M时钟信号  //复位信号
input ps2k_clk;   //PS2接口时钟信号
input ps2k_data;  //PS2接口数据信号
output[3:0] ps2_byte;    // 1byte键值，只做简单的按键扫描
output ps2_state;    //键盘当前状态，ps2_state=1表示有键被按下
//------------------------------------------
reg ps2k_clk_r0,ps2k_clk_r1,ps2k_clk_r2;  //ps2k_clk状态寄存器
//wire pos_ps2k_clk;     // ps2k_clk上升沿标志位
wire neg_ps2k_clk;   // ps2k_clk下降沿标志位
always @ (posedge clk) begin           //锁存状态，进行滤波ps2k_clk_r0 <= ps2k_clk;ps2k_clk_r1 <= ps2k_clk_r0;ps2k_clk_r2 <= ps2k_clk_r1;end
assign neg_ps2k_clk = ~ps2k_clk_r1 & ps2k_clk_r2;    //下降沿
//------------------------------------------
reg[7:0] ps2_byte_r;     //PC接收来自PS2的一个字节数据存储器
reg[7:0] temp_data;  //当前接收数据寄存器
reg[3:0] num; //计数寄存器
always @ (posedge clk) beginif(neg_ps2k_clk) begin //检测到ps2k_clk的下降沿case (num)4'd0:  num <= num+1'b1;4'd1:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[0] <= ps2k_data;  //bit0end4'd2:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[1] <= ps2k_data;  //bit1end4'd3:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[2] <= ps2k_data;  //bit2end4'd4:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[3] <= ps2k_data;  //bit3end4'd5:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[4] <= ps2k_data;  //bit4end4'd6:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[5] <= ps2k_data;  //bit5end4'd7:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[6] <= ps2k_data;  //bit6end4'd8:  beginnum <= num+1'b1;temp_data[7] <= ps2k_data;  //bit7end4'd9:  beginnum <= num+1'b1;  //奇偶校验位，不做处理end4'd10: beginnum <= 4'd0;  // num清零enddefault: ;endcaseend
end
reg key_f0;       //松键标志位，置1表示接收到数据8'hf0（键盘断码），再接收到下一个数据后清零
reg ps2_state_r;  //键盘当前状态，ps2_state_r=1表示有键被按下
always @ (posedge clk) begin //接收数据的相应处理，这里只对1byte的键值进行处理if(num==4'd10&&neg_ps2k_clk) begin   //刚传送完一个字节数据if(temp_data == 8'hf0) key_f0 <= 1'b1;else beginif(!key_f0) begin //说明有键按下ps2_state_r <= 1'b1;ps2_byte_r <= temp_data; //锁存当前键值        endelse beginps2_state_r <= 1'b0;key_f0 <= 1'b0;endendend
end
reg[3:0] ps2_asci=0;   //接收数据的相应ASCII码
always @ (posedge clk) begincase (ps2_byte_r)    //键值转换为ASCII码，这里做的比较简单，只处理8'h45: ps2_asci <= 4'h0;//08'h16: ps2_asci <= 4'h1;//18'h1E: ps2_asci <= 4'h2;//28'h26: ps2_asci <= 4'h3;//38'h25: ps2_asci <= 4'h4;//48'h2E: ps2_asci <= 4'h5;//58'h36: ps2_asci <= 4'h6;//68'h3D: ps2_asci <= 4'h7;//78'h3E: ps2_asci <= 4'h8;//88'h46: ps2_asci <= 4'h9;//98'h15: ps2_asci <= 8'h51; //Q8'h1d: ps2_asci <= 8'h57; //W8'h24: ps2_asci <= 8'h45; //E8'h2d: ps2_asci <= 8'h52; //R8'h2c: ps2_asci <= 8'h54; //T8'h35: ps2_asci <= 8'h59; //Y8'h3c: ps2_asci <= 8'h55; //U8'h43: ps2_asci <= 8'h49; //I8'h44: ps2_asci <= 8'h4f; //O8'h4d: ps2_asci <= 8'h50; //P       8'h1c: ps2_asci <= 8'h41; //A8'h1b: ps2_asci <= 8'h53; //S8'h23: ps2_asci <= 8'h44; //D8'h2b: ps2_asci <= 8'h46; //F8'h34: ps2_asci <= 8'h47; //G8'h33: ps2_asci <= 8'h48; //H8'h3b: ps2_asci <= 8'h4a; //J8'h42: ps2_asci <= 8'h4b; //K8'h4b: ps2_asci <= 8'h4c; //L8'h1a: ps2_asci <= 8'h5a; //Z8'h22: ps2_asci <= 8'h58; //X8'h21: ps2_asci <= 8'h43; //C8'h2a: ps2_asci <= 8'h56; //V8'h32: ps2_asci <= 8'h42; //B8'h31: ps2_asci <= 8'h4e; //N8'h3a: ps2_asci <= 8'h4d; //Mdefault: ;endcase
end
assign ps2_byte = ps2_asci;
assign ps2_state = ps2_state_r;
endmodule

代码参考：PS/2键盘解码实验。如有错误，欢迎指正。

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