PROYECTOS : TECLADO PS/2

Conectando un Teclado PS/2 a la RRBOARD1 (Previo al Emulacion Teclado PS/2)

•    Un teclado PS/2 de 104 teclas para PC es un dispositivo razonablemente inteligente. Esto quiere decir que él mismo se encarga de la parte hardware del rastreo de teclas, de evitar los insufribles rebotes y de transmitirnos, mediante una trama perfectamente establecida, de los resultados de nuestras manipulaciones sobre sus teclas.

•    El teclado PS/2 tiene un mapa de teclas a las que asigna un código, de uno o dos bytes, para cada una de ellas y que son los códigos que nos va a transmitir para indicarnos que se está pulsando una tecla determinada. A estos códigos les vamos a llamar códigos de rastreo de teclado. Más abajo os muestro una imagen de un teclado estándar donde se muestran los códigos de rastreo de todas y cada una de las teclas:

•    El teclado PS/2 envía el código de rastreo asociado a una tecla al ser ésta pulsada, tantas veces como sea necesario si se mantiene pulsada con una cadencia tal como indique su tiempo de repetición, que es programable, y el mismo código de rastreo con el prefijo del byte F0h al ser soltada, también conocido como Break Code.

•    Por ejemplo: Para conseguir la letra G Mayúscula debemos pulsar la tecla Shift y mientras la mantenemos pulsada, pulsar la tecla G, soltar la tecla G y soltar la tecla Shift. Esa secuencia de pulsaciones nos va a hacer que el teclado transmita la siguiente secuencia de bytes:
  
  Pulsar Shift -> 12h,
  Pulsar "G" -> 34h,
  Soltar "G" -> F0h 34h
  y soltar Shift -> F0h 12h
  
  o escribiendo solo los bytes que vamos a recibir:
  
  1h, 34h, F0h, 34h, F0h, 12h
  
  Ahí queda eso.

• Nuestro cometido va a ser recibir e interpretar esta secuencia de bytes y actuar en consecuencia.

• El teclado PS/2 también admite comandos. Dispone de funciones build-in que podemos disparar mediante el envío del comando correspondiente. Abajo muestro una tabla con los comandos disponibles que podemos enviarle a nuestro teclado. (Nosotros, en este proyecto no vamos a utilizarlos, pero ahí quedan por si alguno de mis amables visitantes desea ampliar la funcionalidad del mismo).

•    El teclado PS/2 se conecta mediante cuatro hilos. Dos de ellos son para alimentación Vcc a 5V y GND, y otros dos para las señales Data y Clock. El pinout de los conectores Mini-DIN PS/2 tanto hembra, los del PC, como machos, los del Teclado, es tal como se muestra en la imagen inferior:

•    En el Teclado PS/2 las señales Data y Clock con de "colector abierto". Esto quiere decir que para establecer un comunicación eléctricamente correcta debemos nosotros suministrar voltaje para el nivel lógico alto, y es él el encargado de dar los correspondiente niveles lógicos bajos, tirando nuestra señal a GND cuando así sea necesario. Este tema se soluciona conectando dos resistencias de 10K entre dichas líneas y Vcc por lo que siempre tendrán nivel lógico alto, salvo cuando el teclado disponga lo contrario y lo tire a GND para dar lo correspondientes niveles lógicos bajos. Esto es lo que se llama conectar unas resistencias Pull-Up.

• El esquema de mas abajo muestra como conectar las resistencias Pull-Up entre el teclado y el PIC:
   

• Nota: Generalmente nuestros PIC's y en concreto el yo utilizo para este proyecto, el PIC 16F628A, tiene todo el puerto B con la capacidad de conectar, mediante la correspondiente configuración, una batería de resistencias Pull-Up a todos sus pines. Esto hace innecesario la conexión de las resistencias externas tal como se presenta en el esquema anterior, pero lo indico porque podríamos tener que utilizar cualquier otro puerto que no disponga de esta característica, y en ese caso sí que deberíamos conectarlas para su correcto funcionamiento.
   

•  El teclado PS/2 se comunica mediante un Protocolo Serie Síncrono. Utiliza, por lo tanto, una señal de Clock que índica cuando están disponibles los correspondientes bits en la señal de Data.

• En reposo la señal de Clock está a nivel alto; a cada pulso a nivel bajo corresponde un pulso a nivel alto o bajo en la señal de Data, que se traducen respectivamente como bits 0 ó 1  del dato a transmitir.

• La trama completa se compone de 11 bits. Siendo el primero un bit de Start, a continuación los 8 bits del Dato a transmitir enviándose primero el LSB (ó bit menos significativo), el décimo es el de paridad (usa la Impar, u Odd en Inglés) y por último un bit de ACK o Stop.

• Abajo puede verse un cronograma de esta trama de comunicación PS/2 Teclado (Keyboard) -> PC (host):

• Este protocolo de comunicación es bidireccional. El teclado PS/2 admite también comandos enviados desde el PC con el mismo formato que estamos estudiando, tal como adelantamos en el primer apartado de este proyecto. Y tal como decíamos allí, nosotros no vamos a implementar el envío de comandos al teclado, pero creo conveniente discutir también su procedimiento de envío, a nivel de protocolo por si alguien desea implementarlos en su propio trabajo.

• Para poder habilitar la comunicación inversa, del PC (host) al Teclado PS/2 (Keyboard) debemos primero indicárselo así al Teclado mediante la señal de Clock. Para ello debemos poner a nivel bajo el Clock durante unos 160 uS, y la señal de Data a bajo unos 35 uS después de haber lanzado la del Clock. A partir de ahí debemos esperar la señal del Clock generada por el Teclado. Esto nos indicará que el teclado está dispuesto para recibir nuestro comando. Detectamos dicha señal como primer pulso de Clock, y a partir del siguiente podemos comenzar a enviarle nuestro byte.

• Le enviaremos entonces los ocho bits de nuestro comando, cada uno de ellos cuando el correspondiente pulso en bajo del Clock del teclado así nos lo indique, empezando por el LSB, a continuación el bit de paridad impar (El numero de unos en los datos mas el de paridad deber ser impar o sea 1 si el numero de unos es par y cero si el total de unos es impar)

• Y entonces debemos esperar el ACK del teclado, que debe venir tras dos pulsos de reloj, en nivel bajo, indicándonos de este modo que el teclado ha recibido correctamente nuestro comando. en caso contrario debemos volver a repetir nuestra secuencia de envío.

• Mas abajo se muestra un cronograma de la transmisión PC (host) -> Teclado PS/2 (Keyboard)

•  La RRBOARD1 calza un PIC 16F628, y de este micro vamos a hacer uso de un par de características que nos vienen como anillo al dedo: 

•  Por un lado lo que ya hemos visto en el apartado de la conexión eléctrica, y que consiste en activar las resistencias pull-up internas del PIC para evitar así el tener que cablearlas externamente entre las señales Clock & Data y Vcc.

• La otra característica que vamos a utilizar es la de la interrupción por disparo externo, INT_EXT,  que tenemos disponible en el Pin RB0 del puerto B. Con esta interrupción vamos a detectar la señal del Clock del teclado, que nos indica periódicamente cuando tenemos disponible el siguiente bit a leer, hasta completar nuestra comunicación.

• Para ello he modificado el conector de 10 pines de que dispone la RRBOARD1 publicando los pines RB0 y RB3 que serán los encargados de las señales de Clock y Data respectivamente. He cortado un cable alargador de Teclado PS/2, que dispone de los correspondientes conectores macho y hembra PS/2 en sus extremos, y he soldado los hilos correspondientes al conector hembra a los hilos Vcc, GND, RB0 y RB3 del cable plano del conector de 10 hilos de la RRBOARD1. Abajo puede verse una imagen de esta conexión:

•    Y ahora como siempre una imagen que vale mas que mil palabras. En este caso muestro el monitor RS232 conectado al PIC y su contenido es lo que hemos pulsado en el Teclado PS/2 conectado al PIC con la secuencia de [a][s][d][Intro][f][g]: