Verilog-HDL Tutorial (11)
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Verilog-HDL Tutorial Using DE0 FPGA Board
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- 1. 1 Verilog-HDL 講習会DE0編(11) PS2キーボードの制御 4, July, 2013 鹿児島大学 中原 啓貴
- 2. PS/2 の規格 • 信号：「クロック」「データ」の２本 ‒ デバイス側から送信される • データはクロックの立ち下がりで有効 • データ（１１ビット） ‒ スタートビット（１ビットの「０」） ‒ データ（８ビット、LSBから送信） ‒ パリティ（データの１の個数が奇数１、偶数０） ‒ ストップビット（1ビットの「１」） • キーボードに関して ‒ キーを押す：キーコード（８ビットのデータ） ‒ キーを離す：「F0」を送信して、キーコードを送る • 注意：５V動作のキーボードもあり （DE0では3.3Vキーボードのみ動作？） 2
- 3. PS/2キーボードの タイミングチャート 3 CLOCK DATA スタートビット (必ず0) Bit0 Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 パリティビット ストップビット (必ず1) 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 データビット (8ビット) 最下位ビット (LSB)から送信 (この例では0111_1010を送信) データビットの1の個数が 偶数のとき→1, 奇数のとき→0 CLOCKの立ち下がりでDATA有効 Tck=30us∼50usつまり,10.0Hz∼16.6Hz
- 4. データ受信方法 • まず, CLOCKの立ち下がりを検出 • 1usec間隔で連続した「111000」を受信 ‒ 1usecは適当に決めた間隔. 速過ぎてもだめだけど… 4 CLOCK DATA PS2_KBCLK 受信回路の CLOCK 1usec → 1MHz 1 1 1 0 0 0 シフトレジスタを使う！ catch_negedge[5:0] <= {catch_negedge[4:0], PS2_KBCLK}
- 6. 状態遷移図 6 Start Bit Data Bit0 Data Bit1 Data Bit2 Data Bit3Stop Bit Parity Bit Data Bit7 Data Bit6 Data Bit5 Data Bit4 Reset LEDG <= 0; receive_data<= 0; catch_negedge <= 0; catch_negedge==6'b111000 receive_data[0] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[1] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[2] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[3] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[4] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[5] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[6] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[7] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[8] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 receive_data[9] <= PS2_KBDAT; catch_negedge==6'b111000 LEDG <= receive_data; この状態ではストップビットを 読み込まないように設計した (LEDGに今まで受信したデータを表示)
- 12. 動作させてみよう • キーボードを入力するとLEDGにデータが表示される (今回はJIS配列日本語PS2キーボードを使用) 12 キーボードの 「k」を押した 受信したデータ 0 1 0 0 0 0 1 0 データの1の個数は2, つまり偶数なのでパリティ=1 ストップ ビット=0
- 13. 13 受信したデータ 0 1 0 0 0 0 1 0 つまり、16進数では 0x42なので 「k」のスキャンコードと一致 キーボードを離す時は 「F0」＋「スキャンコード」が送信される (離したときに一瞬上位ビットのLEDGが 点滅するのはそのため) 機能キーは特にキーボード毎 (英語キーボードや101キーボード等)に スキャンコードが異なるので注意！
- 14. 課題 • PS/2キーボードのスキャンコードを7セグ メントLEDに表示するように改造せよ • PS/2キーボード受信回路のVerilog-HDLの シミュレーションを行い, 検証を行え ‒ 周期を確認し, 仕様と一致するか確認 14