【创建HID到PS2键码对照表的终极指南】：不可不知的对照表必要性


参考资源链接：[USB HID到PS/2键盘键码转换详表](https://wenku.csdn.net/doc/6412b7adbe7fbd1778d4b278?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. HID与PS2键盘协议概述

键盘作为计算机最重要的输入设备之一，其协议的理解对于IT从业者来说至关重要。本章将概述HID（Human Interface Device）和PS2两种键盘通信协议。HID协议是现代USB（Universal Serial Bus）键盘和无线键盘广泛使用的协议，而PS2协议则主要用于较老式的有线键盘。尽管PS2接口几乎已被淘汰，但由于其在一些老旧系统中的存在，了解其工作原理对于维护和兼容性优化仍然有其必要性。我们将介绍这两种协议的基本概念和它们在现代IT环境中的地位，并为后续章节的深入分析奠定基础。

# 2. 理解PS2键盘的工作机制

理解PS2键盘的工作机制是深入研究和优化键码映射关系的基础。本章将深入剖析PS2键盘的信号编码原理，探讨扫描码与键码之间的关系，以及PS2键盘的中断处理和通信协议。

## 2.1 PS2键盘信号编码原理

### 2.1.1 PS2键盘信号帧结构

PS2键盘通过信号线向计算机发送按键信息，每条信息包含一个完整的信号帧。信号帧的基本结构由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位和可能的应答位组成。每个信号帧的长度固定为11位或12位，由设备的具体实现决定。

在PS2信号帧中，起始位总是0，之后是8位的数据位（D0到D7），按照键盘扫描码集定义了按下或释放的键。奇偶校验位用于数据校验。停止位为1，它标志着数据传输的结束，这之后有时会有应答位，供PS2设备进行基本的握手确认。

### 2.1.2 键码生成与传输机制

当一个键被按下或释放时，键盘会生成一个扫描码。对于某些特别的键（如特殊功能键或组合键），可能还会生成附加的扫描码来指示键的组合状态。键码生成后，通过PS2接口发送到计算机，计算机通过中断服务例程（ISR）读取和解析这些扫描码。

PS2键盘通常工作在两种模式：普通模式和大容量缓冲模式。在普通模式下，键盘发送扫描码至主机，而在大容量缓冲模式下，键盘能够缓冲多个按键事件并一次性发送。

## 2.2 PS2键盘的扫描码与键码关系

### 2.2.1 扫描码到键码的转换过程

PS2键盘发送的是扫描码，但操作系统和软件通常处理的是键码。因此，需要一个转换过程将扫描码转换为键码。这个过程涉及到PS2键盘的驱动程序，它会根据扫描码与键码之间的映射关系来完成转换。

键码映射关系通常存储在操作系统或驱动程序中，作为一张键码对照表。键码对照表提供了扫描码与键码的一一对应关系，确保操作系统能够正确理解用户的按键操作。

### 2.2.2 常见PS2键盘扫描码集

PS2键盘使用的扫描码集分为两个主要类别：集合1和集合2。集合1用于普通的字母数字键，而集合2用于特殊功能键。例如，当按下字母"A"键时，它会生成集合1的扫描码0x1E，而按下左Ctrl键则生成集合2的扫描码0x1D。

要精确地处理PS2键盘的按键事件，开发者需要充分理解这两套扫描码集，并在对照表中正确地实现它们。

## 2.3 PS2键盘中断与通信协议

### 2.3.1 PS2键盘中断信号的处理

当PS2键盘接收到按键操作时，会通过PS2接口向计算机发出中断信号。计算机的中断控制器通过识别PS2键盘的中断请求（IRQ1或IRQ12），触发相应的中断服务例程。

PS2键盘的中断处理程序会从键盘控制器读取扫描码，并将其转换为系统可识别的键码。如果系统支持键盘热插拔，中断处理程序还需处理键盘设备的枚举和初始化。

### 2.3.2 PS2通信协议的详细分析

PS2通信协议使用双向同步串行协议，通过数据线和时钟线与主机通信。当主机想要读取或写入数据时，会先通过时钟信号来同步，然后通过数据线传输位序列。

数据帧的发送总是从最高位（MSB）开始，以奇偶校验结束。在PS2协议中，还可以进行位填充，即当主机检测到连续5个1时，会自动插入一个0，以便于接收方正确地同步数据帧的开始。

接下来的章节将讨论HID协议标准及其深入解析，为PS2键盘与HID设备之间的转换打下坚实的基础。

# 3. HID协议深入解析

## 3.1 HID协议标准与特点

### 3.1.1 HID类设备的定义

HID（Human Interface Device）协议最初由微软、惠普和罗技共同制定，是USB通信协议的一部分。HID类设备是专为人类输入输出设计的，包括键盘、鼠标、游戏控制器等。它们利用USB的HID类驱动来实现与计算机的通信。HID设备的一个显著特点是，它们能直接被操作系统识别，无需安装特定的驱动程序。

为了被操作系统所识别，HID设备在连接到系统时需要提供一个HID报告描述符，其中包含了设备的功能和交互方式。这一描述符是HID类设备所特有的，是理解HID协议的关键。

### 3.1.2 HID报告描述符的作用

HID报告描述符是一个结构化的二进制描述符，用于告诉计算机HID设备的配置、输入输出类型、数据格式、使用方式等信息。它为操作系统提供了一个理解如何与该设备交互的蓝图。

报告描述符包含了各种项目，它们描述了HID设备上的按钮、滑轮、轴和其他控制元素。例如，一个简单的键盘描述符会包含每个按键的键码。每个报告描述符项由一个使用特定格式编码的8位标签和一个或多个数据字节组成。

下面是一个简单的代码块，展示了如何在C语言中定义一个简单的HID报告描述符：

uint8_t HID_Report_Descriptor[] =
{
  0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
  0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)
  0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)
  0x05, 0x07, //   USAGE_PAGE (Keyboard)
  0x19, 0xe0, //   USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl)
  0x29, 0xe7, //   USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)
  0x15, 0x00, //   LOGICAL_MINIMUM (0)
  0x25, 0x01, //   LOGICAL_MAXIMUM (1)
  0x75, 0x01, //   REPORT_SIZE (1)
  0x95, 0x08, //   REPORT_COUNT (8