Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz       Dalej  

Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek

©2020 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

Sterowanie za pomocą bitów

PS/2 - port myszki i klawiatury

SPIS TREŚCI

PS/2

Nazwa PS/2 pochodzi od angielskich słów Personal System/2, które wprowadziła firma IBM w roku 1987 dla swojej nowej serii komputerów osobistych. Komputery te były następcami wcześniejszych serii XT i AT. Wyposażono je w nowe możliwości graficzne oraz szybsze procesory. Jedną z innowacji było zastąpienie starego gniazda klawiatury RS-232 nowym portem PS/2, który umożliwiał podłączenie do komputera klawiatur oraz myszek.

obrazek obrazek
Wtyczka PS/2 Gniazda PS/2 w obudowie
komputera IBM PC

Obecnie standard ten jest wypierany przez USB, który w niedalekiej przyszłości prawdopodobnie przejmie obsługę transmisji do wszelkich urządzeń zewnętrznych. Poniżej przedstawiamy gniazdo PS/2 oraz opisy sygnałów:

obrazek

mini DIN-6
PS/2

Wtyk 1 DATA  - dane
Wtyk 2 N/C  - niepołączone
Wtyk 3 GND  - masa
Wtyk 4 Vcc  - napięcie stałe +5 V, maksymalny prąd 275 mA
Wtyk 5 CLK  - takty zegarowe
Wtyk 6 N/C  - niepodłączone

Obecnie używa się kolorowych wtyczek i gniazd do identyfikacji połączonych z nimi urządzeń. Klawiatura stosuje kolor fioletowy, a myszka zielony. W starszych modelach komputerów IBM-PC można było spotkać 5-cio wtykowe gniazda PS/2. Sygnały w obu są identyczne, co umożliwia stosowanie prostych przejściówek. Inne jest tylko przypisanie sygnałów stykom.

obrazek

DIN-5
XT/AT

Wtyk 1 CLK

 - takty zegarowe

Wtyk 2 DATA  - dane
Wtyk 3 N/C  - niepodłączone
Wtyk 4 GND  - masa
Wtyk 5 Vcc  - napięcie stałe +5 V, maksymalny prąd 275 mA

Do komunikacji z komputerem IBM-PC myszka z klawiaturą PS/2 stosują dwukierunkową, synchroniczną transmisję szeregową. Transmisja odbywa się po magistrali zbudowanej z dwóch linii sygnałowych:

Linie CLK i DATA są dwukierunkowe - podłączone do kontrolerów w klawiaturze i myszce za pomocą złącz typu OE (ang. Open Collector).

obrazek

Wyjście złącza OC można zwierać do masy. Dzięki temu łatwo realizuje się za jego pomocą magistrale dwukierunkowe. Jeśli sygnały wyjściowe DATA i CLK są nieaktywne, to tranzystory znajdują się w stanie wysokiej impedancji pomiędzy złączem emitera i kolektora i napięcie na wyjściach jest podciągane przez rezystory R do = 5V. Jeśli któryś z sygnałów staje się aktywny, to otwiera on odpowiedni tranzystor i napięcie na wyjściu spada prawie do 0V (około 0,2V), ponieważ wyjście zostaje zwarte do masy poprzez otwarte złącze emiter-kolektor tranzystora. Stan linii jest odczytywany poprzez wzmacniacze i trafia na wejścia kontrolera.

Magistrala jest w stanie bezczynnym, gdy obie linie DATA i CLK są w stanie wysokim - 5V. Tylko w takim stanie myszka i klawiatura może rozpocząć swoją transmisję. Komputer posiada całkowitą kontrolę nad magistralą i w każdej chwili wolno mu zablokować transmisję przez ustawienie linii CLK na 0V (zwarcie do masy na złączu OC po stronie komputera).

Sygnał zegarowy zawsze dostarcza urządzenie zewnętrzne (myszka lub klawiatura). Jeśli komputer chce wysłać swoje dane, to najpierw blokuje transmisję z urządzeniem przez ustawienie linii CLK w stan niski. Następnie wymusza stan niski na linii DATA i zwalnia linię CLK. Jest to stan "żądania odczytu danych", który informuje urządzenie zewnętrzne, że musi rozpocząć generację impulsów zegarowych i odczytywać kolejne bity z linii DATA.

Stany magistrali
DATA CLK Stan
+5V +5V bezczynna
+5V 0V blokada transmisji
0V +5V żądanie przesłania danych od komputera do urządzenia

Dane są przesyłane w porcjach po jednym bajcie. Każdy bajt przesyłany jest jako 11-12 bitów. Ich znaczenie jest następujące:

1 bit startowy - ma zawsze wartość 0.
8 bitów danych, jako pierwszy przesyłany jest najmłodszy bit
1 bit nieparzystości
1 bit stopu - zawsze ma wartość 1
1 bit potwierdzenia

Bit nieparzystości (ang. odd parity) jest ustawiany na 1, gdy w przesyłanym słowie występuje parzysta liczba bitów o stanie 1, w przeciwnym razie jest zerowany. Zatem liczba jedynek w bajcie danych plus bit nieparzystości jest zawsze nieparzysta. Bit nieparzystości pozwala wykrywać błąd w transmisji. Myszka i klawiatura musi sprawdzać stan tego bitu w stosunku do odebranych danych. Jeśli będzie on niezgodny z danymi, to odpowiedź urządzenia powinna być taka, jakby otrzymało nieprawidłowe polecenie.

Po bicie stopu urządzenie potwierdza odbiór danych ustawiając stan niski na linii DATA przez okres jednego taktu, po czym linia DATA i CLK przechodzą w stan wysoki - magistrala bezczynna.

Poniższy rysunek przedstawia transmisję od komputera do urządzenia. Czerwone linie przerywane oznaczają moment odczytu danych z linii DATA.

obrazek

Dane przesyłane od urządzenia do komputera są odczytywane na opadającym zboczu sygnału zegarowego, natomiast dane od komputera do urządzenia są odczytywane na narastającym zboczu. Częstotliwość taktów zegarowych musi mieścić się w zakresie od 10kHz do 16,7kHz. Oznacza to, iż w stanie wysokim sygnał zegarowy znajduje się od 30 do 50 µs i tyleż samo w stanie niskim. Stan linii DATA może się zmieniać w połowie impulsu zegarowego - w czasie od 15 do 25 µs po wystąpieniu zbocza opadającego lub narastającego.

Gdy klawiatura lub myszka chce przesłać informację do komputera, najpierw sprawdza linię CLK, aby się upewnić, że jest ona w stanie wysokim. Jeśli nie, to komputer blokuje transmisję i urządzenie musi zapisać w tymczasowym buforze dane, które chciało przesłać. Linia CLK musi znaleźć się w stanie wysokim przez co najmniej 50 µs, zanim urządzenie będzie mogło przesłać swoje dane. Urządzenie sprawdza linię CLK co około 10 µs.

Dane są przesyłane identycznie jak opisano powyżej - nie występuje tylko ostatni bit potwierdzenia - komputer jest urządzeniem nadrzędnym i w przypadku błędu on podejmuje decyzję, co należy zrobić, dlatego potwierdzenie nie jest konieczne.. Poniższy rysunek przedstawia transmisję od urządzenia do komputera.

obrazek

Na początek:  podrozdziału   strony 

Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2020 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.