基于FPGA的PS/2鼠标接口设计方法及其应用

　　当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用，但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式，用户操作较为不便。本设计利用FPGA实现对PS/2接口鼠标的控制，是在以VGA作为输出设备的单片机系统上初步实现图形化用户界面的方案，它成本低、效果好，并且有很强的实用性。

　　FPGA（Field Programmable Gate Array）是 20世纪80年代中期出现的高密度、可编程逻辑器件，FPGA及其软件系统是开发数字电路的最新技术，它利用EDA技术，以电路原理图、硬件描述语言及状态机等形式输入设计逻辑，提供功能模拟、时序仿真等模拟手段，在功能模拟和时序仿真度满足要求后，经过一系列变换，将输入逻辑转换成FPGA器件的编程文件，以实现专用集成电路。本设计选用Altera公司推出的CyclONe II系列的EP2C5T144C8 FPGA来设计PS/2接口，体积减小，可靠性提高。

PS/2接口和协议

接口的物理特性

　　PS/2接口用于许多现代的鼠标和键盘，由IBM最初开发和使用。物理上的PS/2接口有两种类型的连接 器 ：5脚的DIN和６脚的MINI-DIN。图1就是两种连接器的引脚定义。使用中，主机提供+5V电源给鼠标，鼠标的地连接到主机电源地上。

接口协议原理

　　PS/2鼠标接口采用一种双向同步串行协议，即每在时钟线上发一个脉冲，就在数据线上发送一位数据。在相互传输中，主机拥有总线控制权，即它可以在任何时候抑制鼠标的发送，方法是把时钟线一直拉低，鼠标就不能产生时钟信号并发送数据。在两个方向的传输中，时钟信号都由鼠标产生，主机不产生通信时钟信号。


　　如果主机要发送数据，就必须控制鼠标产生时钟信号，方法如下：主机首先下拉时钟线至少100μS抑制通信，然后再下拉数据线，最后释放时钟线。鼠标检测到这个时序状态后，会在10mS内产生时钟信号。如图3中(Ａ)时序段。主机和鼠标之间，传输数据帧的时序如图2、图3所示。

PS/2鼠标的工作模式和协议数据包格式

PS/2鼠标的四种工作模式

　　PS/2鼠标的四种工作模式分别是：Reset模式，当鼠标上电或主机发复位命令(0xFF)给它时，进入这种模式；STream模式，鼠标的默认模式，当鼠标上电或复位完成后，自动进入此模式，鼠标基本上以此模式工作；Remote模式，只有在主机发送了模式设置命令(0xF0)后，鼠标才进入这种模式；Wrap模式，这种模式只用于测试鼠标与主机连接是否正确。

数据包结构

　　PS/2鼠标在工作过程中，会及时把它的状态数据发送给主机。发送的数据包格式如表１所示。