单片机驱动鼠标ps2协议

第一章 PS/2 协议

引言

PS/2设备接口用于许多现代的鼠标和键盘，它是由IBM开发并且最初出现在IBM技术参考手册里。但是，

当我知道的时候这篇文件就已经很多年没有印刷了，因此关于这个内容现在没有官方的出版物。我无法访问

IBM的技术参考手册，所以本文中的所有信息都来自于我自己的经验及一些参考的帮助。

这个文件描述了用于PS/2鼠标、PS/2键盘的接口。我将论及物理和电气接口也包括协议。如果你需要更高

级的信息，诸如命令、数据包的格式或者其他关于键盘鼠标的特别细节，详见本文第二章和第三章。

连接器

常用的PS/2端口是6脚的mini-DIN，PC键盘常用的也是6脚的mini-DIN。具有6脚mini-DIN的键盘通常被叫

PS/2鼠标、键盘或主机的设备在时钟和数据线上都要有一个

大的上拉电阻（一般取10KΩ）。置“0”就把线拉低，置

“1”就让线上浮成高电平。参考右图中数据和时钟线的一

般接口。（注意：如果你打算使用象51这样的微控制器，由

于它们的I/O管脚是双向的，你可以跳过晶体管和缓冲门，

并且通用同一个管脚进行输入和输出。）

一般性描述

PS/2鼠标和键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说，

每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲

就被读入。键盘/鼠标可以发送数据到主机，而主机也可以发送数据到设备，但主机总是在总线上有优先权，

所有数据安排在字节中，每个字节为一帧，包含了11－12个位。这些位的含义如下：

● 1个起始位，总是为0

● 8个数据位，低位在前

● 1个校验位，奇校验

● 1个停止位，总是为1

● 1个应答位，仅在主机对设备的通讯中

当主机发送数据给键盘/鼠标时，设备回送一个握手信号来应答数据包已经收到。这个位不会出现在设备

发送数据到主机的过程中。

设备到主机的通讯过程

数据和时钟线都是集电极开路结构（正常保持高电平）。当键盘或鼠标等待发送数据时，它首先检查时

● 1个校验位，奇校验

● 1个停止位，总是为1

每位在时钟的下降沿被主机读入，如图2和3所示：

时钟频率为10－16.7kHz。从时钟脉冲的上升沿到一个数据转变的时间至少要有5us，数据变化到时钟脉

冲的下降沿的时间至少要有5us并且不大于25us。这个定时必须严格遵循。主机可以在第11个时钟脉冲（停止

位）之前把时钟线拉低，导致设备放弃发送当前字节（这是非常罕见的）。在停止位发送后，设备在发送下

个包前至少应该等待50us。这将给主机一定时间处理接收到的字节（主机在收到每个包时，通常自动做这

个），在处理字节这段时间内，主机应抑制其发送。在主机释放抑制后，设备至少应该在发送任何数据前等5

0us。

No――放弃(跳到从主机读取字节的程序中) 。

5) 延迟20us，输出起始位(0)，然后延迟20us，再拉低Clock线保持40us后释放Clock线，形成一个脉冲；

6) 延时20us，测试Clock线是否为高电平？

No――跳到第1步；

7) 输出第1个数据位，然后延时20us，再拉低Clock线保持40us后释放Clock线，形成一个脉冲；

8) 重复6-7步发送剩下的7个数据位和校验位；

9) 延时20us，测试Clock线是否为高电平？

No――跳到第1步；

10) 输出停止位(1)，然后延时30us，再拉低Clock线保持50us后释放Clock线，形成最后一个脉冲。

送”状态，即：

● 通过下拉时钟线至少100us来抑制通讯；

● 通过下拉数据线来应用“请求发送”，然后释放时钟。

PS/2设备应该在不超过10ms的间隔内就要检查这个状态。当设备检测到这个状态，它将开始产生标记下

的八个数据位和一个停止位的时钟脉冲。主机仅当时钟线为低的时候改变数据线，而数据在时钟脉冲的上升

沿被锁存。这与发生在设备到主机的通讯过程中正好相反。

在停止位发送后，设备要应答接收到的字节，就把数据线拉低并产生最后一个时钟脉冲。如果主机在第1

1 个时钟脉冲后不释放数据线，设备将继续产生时钟脉冲，直到数据线被释放（然后设备将产生一个错误）。

主机可以在第11个时钟脉冲（应答位）前中止一次传送，只要下拉时钟线至少100us。

要使得这个过程易于理解，主机必须按下面的步骤发送数据到PS/2设备：

7) 等待PS/2设备把时钟拉低；

8) 重复5-7步发送剩下的7个数据位和校验位；

9) 释放Data线，即发送停止位(1)；

10) 等待PS/2设备把Clock线拉高； //此步可省略,因为下一步PS/2设备还是会把Data线拉低的

11) 等待PS/2设备把Data线拉低；

12) 等待PS/2设备把Clock线拉低；

13) 等待PS/2设备释放Clock线和Data线。

图3用图形，图4以单独的时序，表示了由主机产生的信号及由PS/2设备产生的信号。注意应答位时序的

改变－数据改变发生在Clock线为高的时候（不同于其它11位是Clock线为低的时候）。

图4描述了两个重要的定时条件：(a)和(b)。(a)-从主机最初把Clock线拉低，到PS/2设备开始产生时钟

脉冲（即Clock线被PS/2设备拉低），这段时间间隔必须不大于15ms。(b)- 发送数据包（8位数据位和校验位

的总时间必须不大于2ms。如果这两个条件不满足，主机将产生一个错误。在包收到后，主机为了处理数据应

立刻把时钟线拉低来抑制通讯。如果主机发送的命令要求有一个应答，这个应答必须在主机释放Clock线后20

ms之内被收到；如果没有收到，则主机产生一个错误。在设备到主机通讯的情况中，时钟改变后的5us内不应

该发生数据改变的情况。

如果你要仿真一个鼠标或键盘，我推荐你按如下的过程从主机读入数据：

● 在你的主程序中，至少每10ms检测一次Data线是否为低；

1) 等待Clock线为高电平，即等待主机释放Clock线；

7) 输出应答位；

8) 检查校验位； //如果校验位不正确，则产生一个错误；

9) 延迟45us（给主机时间抑制下次的传送）。

1) 延迟20us；

2) 把Clock线拉低；

3) 延迟40us；

4) 释放Clock线；

5) 延迟20us；

7) 读Data线。

1) 延迟15us；

2) 把Data线拉低；

3) 延迟5us；

4) 把Clock线拉低；

5) 延迟40us；

6) 释放Clock线；

7) 延迟5us；

8) 释放Data线。

引言

本章试着囊括AT和PS/2键盘各方面的问题，它包含了如低级别信号和协议、扫描码、命令集、初始化、兼容

性问题和其他各种信息。我还包含了关于PC键盘控制器的信息，这是由于它们非常相关。

应该说明的是，在这篇文章里提到的信息来自我自己的经验和其他资源，因此可能不正确。我没有参考

任何官方的文件，因为没有我能用到的。因而我提出如下的弃权：

ALL INFORMATION WITHIN THIS ARTICLE IS PROVIDED "AS IS" AND WITHOUT ANY EXPRESS OR IMPLIED

USB键盘――最后出现的键盘，被所有新式的计算机支持（Macintosh 和IBM/及其兼容机）。它们有自己

IBM机器兼容键盘――也叫做“AT键盘”或“PS/2键盘”，所有现代的PC都支持这个设备。它们是最容易

ADB键盘――连接到老式Macintosh系统的Apple桌面总线，不包含在这篇文章中。

IBM引入了一种新型的键盘作为它每种主要桌面计算机型号的配备。最早的IBM PC和后来的IBM XT使用的

我们称之为“XT键盘”。它们很古老并和现代的键盘一点都不相同；关于XT 键盘没有在本文中论及。后来出

现了IBM AT系统，再后来出现IBM PS/2。他们引进的键盘我们至今还在使用，也是本文的主题。AT键盘和PS/2

键盘是十分相似的设备，但是PS/2使用了更小的连接器并且支持少量附加的特征。虽然如此，它仍保留了与A

T系统向后兼容，以及一些曾经流行的附加特征（因为软件总要保持向后兼容）。下面是IBM三种主要键盘的

没有主机到键盘的命令

八个主机到键盘的命令

IBM PS/2键盘(1987)： - (兼容AT系统，不兼容XT系统)

84－101键

6脚mini-DIN连接器

双向串行协议

提供可选的第三套扫描码集

PS/2键盘最初是AT键盘的扩展，它支持少量附加的主机到键盘的命令并以小型连接器为特征，在这两种

设备之间只有这两个区别。但是计算机硬件决不会有象兼容性这样多的标准。由于这种原因，你今天买到的任

何键盘都与PS/2和AT系统兼容，但它可能不完全支持原始键盘的所有特征。