具有安全可靠、容錯能力強、可以直接采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤進行改裝、便于實現(xiàn)等優(yōu)點，并保留標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的全部功能。
引 言
在智能儀器、自動控制等領(lǐng)域，已大量使用嵌入式PC，如Advantech公司的PC/104、AMD公司的DIMM-PC等。為適應(yīng)開放式、模塊化的要求，嵌入式PC具有標(biāo)準(zhǔn)的PC接口，如VGA顯示器控制接口、以太網(wǎng)接口、RS232接口、PC/AT鍵盤接口等。所以，可以用標(biāo)準(zhǔn)的PC鍵盤對嵌入式PC進行操作與控制。鍵盤在輸入指令之后，可能很長一段時間不用。為計算機安全和防止誤觸發(fā)，需要將鍵盤鎖定，還要對某些鍵采取屏蔽措施，但是PC標(biāo)準(zhǔn)鍵盤不能滿足這些要求。本文介紹一種用89C51設(shè)計實現(xiàn)的可鎖定加密PC/AT鍵盤。
1 鍵盤功能及工作原理
PC鍵盤功能主要有按鍵識別、去抖、重鍵處理、發(fā)送掃描碼、自動重發(fā)、接收鍵盤命令、處理命令等。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤程序設(shè)計簡單，但硬件電路復(fù)雜，價格較高；非編碼鍵盤用軟件來實現(xiàn)識別鍵、編碼轉(zhuǎn)換、去抖等功能，硬件電路簡單，價格便宜。現(xiàn)代微機系統(tǒng)中廣泛采用非編碼鍵盤。PC鍵盤多采用18行×8列的二維矩陣行列結(jié)構(gòu)。采用行掃描法識別按下的按鍵。
2 PS/2協(xié)議
PS/2協(xié)議是外設(shè)與主機之間通信的一種同步雙向串行協(xié)議。在該協(xié)議中主機擁有較高的優(yōu)先級，在一定條件下可以終止外設(shè)正在進行的發(fā)送過程。PS/2協(xié)議采用的傳送數(shù)據(jù)幀的格式為：1位起始位（0）、8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗位、1位停止位（1）。數(shù)據(jù)發(fā)送時低位在前，高位在后。外設(shè)每收到主機發(fā)來的1幀數(shù)據(jù)，都要緊隨該幀的停止位發(fā)送一個握手位ACK（0）應(yīng)答主機。然后，外設(shè)還要發(fā)1幀應(yīng)答數(shù)據(jù)（0xF0），表示外設(shè)已經(jīng)完整地接收到了主機的命令；而主機則不需發(fā)送握手位，也不需要發(fā)送應(yīng)答幀。
2.1 鍵盤到PC鍵盤接口的通信
當(dāng)時鐘線和數(shù)據(jù)線均為高電平時，允許鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將接收數(shù)據(jù)；當(dāng)時鐘線被拉為低電平時，表明系統(tǒng)禁止數(shù)據(jù)傳輸。圖1給出了發(fā)送時序，包含1個低電平觸發(fā)的起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個奇校驗位和1個高電平的結(jié)束位。
若時鐘線出現(xiàn)高電平，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)低電平，表明系統(tǒng)請求發(fā)送，鍵盤準(zhǔn)備產(chǎn)生同步時鐘脈沖串，并接收數(shù)據(jù)。包含了1個低電平觸發(fā)的起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個奇校驗位、1個應(yīng)答位、1個高電平的結(jié)束位．圖2為時序圖。
�、� FFH：復(fù)位鍵盤。系統(tǒng)通過此軟件復(fù)位命令使鍵盤進入程序復(fù)位和內(nèi)部自測試，稱為基本保證測試（BAT）。復(fù)位鍵盤的過程如下：
a. 鍵盤收到FFH后立即回送ACK（FAH）作答；
b. 鍵盤接口收到ACK后，將鍵盤時鐘和數(shù)據(jù)線置為高電平；
c. 鍵盤檢測到此狀態(tài)后開始BAT操作；
d. 如果BAT正確完成，鍵盤發(fā)送AAH以表示結(jié)束，
否則以FDH（或其它任何值）表示診斷有誤。
② FEH：重新發(fā)送。當(dāng)系統(tǒng)檢測到從鍵盤送來的任何傳輸錯誤時，它便向鍵盤發(fā)送FEH命令。鍵盤接收到此命令后，將重新送出原來的內(nèi)容。
�、� FDH~F7H：空操作（保留未用）。
④ F6H：設(shè)置缺省值。此命令使鍵盤所有條件復(fù)位到電源接通時的缺省狀態(tài)，鍵盤繼續(xù)掃描。
⑤ F5H：設(shè)置缺省值和停止鍵盤。此命令使鍵盤所有條件復(fù)位到電源接通時的缺省狀態(tài)，并停止鍵盤掃描，等待下一個鍵盤命令。
�、� F4H：啟動鍵盤。鍵盤接收到此命令后，用ACK（FAH）作答，清除輸出緩沖器，并啟動鍵盤開始掃描。
�、� F3H：設(shè)置拍發(fā)速率和延時參數(shù)。每當(dāng)按下任一鍵時，鍵盤以拍發(fā)速率連續(xù)送出鍵的接通碼，直到鍵被釋放為止。延時參數(shù)是指按下一鍵后，鍵盤輸出的響應(yīng)時間。
系統(tǒng)缺省設(shè)置：拍發(fā)速率=10個/s±20%，延時=500ms±20%。
當(dāng)要改變設(shè)置時可以使用F3H命令，并后跟一個字節(jié)的參數(shù)。參數(shù)定義如表1所列。
表1 參數(shù)定義
拍發(fā)速率=1/[（8+A）×2B×0.00417] （1/s）
響應(yīng)延時=（1+C）×250 （ms）
注：缺省的延時參數(shù)值為2CH。
此命令的執(zhí)行過程如下：
a. 鍵盤收到F3H命令后，用FAH予以響應(yīng)，并停止掃描和等待隨后的參數(shù)；
b. 鍵盤若收到隨后的設(shè)置參數(shù)，用另一個ACK響應(yīng)，并按其參數(shù)設(shè)置新的拍發(fā)速率和響應(yīng)延時，之后重新開始掃描（若鍵盤原來是開放的）；
c. 鍵盤若收到FAH命令，但無隨后的設(shè)置參數(shù)，則鍵盤結(jié)束命令設(shè)置，并保持原來的拍發(fā)速率和響應(yīng)延時，停止掃描。
�、郌2H，F(xiàn)1，EFH：保留未用。
⑨F0H：設(shè)置鍵盤掃描碼命令。此命令用于設(shè)置鍵盤的掃描碼，后跟參數(shù)指定三種掃描碼的哪一種。鍵盤復(fù)位時，默認掃描碼是第二種。
�、釫EH：回送命令。此命令用于輔助診斷，要求鍵盤接收到EEH時也要回送EEH予以響應(yīng)。若鍵盤原來是開放的，則繼續(xù)掃描。
EDH：置位/復(fù)位LED指示器。鍵盤右上角有三個LED指示器，分別反映Caps、Num和Scroll三個鍵的鎖定情況。參數(shù)字節(jié)如表2所列。
