IO Devices
1
CẤU TRÚC MÁY TÍNH
Các thiết bị xuất nhập
Bàn phím
Màn hình
Chuột
Các giao tiếp ngoại vi
Giao tiếp song song
Giao tiếp nối tiếp
USB
IO Devices
2
BÀN PHÍM _ KEYBOARD
Các kiểu bàn phím: các máy tính IBM và tương thích sử dụng các kiểu bàn phím sau:
Bàn phím XT chuẩn 83 phím:
5 đầu nối DIN
truyền nối tiếp 1 chiều
không hỗ trợ từ host đến bàn phím
sử dụng scan code set 1
Bàn phím AT chuẩn 84-101 phím:
6 đầu nối DIN
truyền nối tiếp 2 chiều
sử dụng scan code set 2
IO Devices
3
Các kiểu bàn phím
Bàn phím tăng cường 101 hoặc 102 phím
Bàn phím Window 104 phím
Bàn phím PS/2:
84-102 phím
6 đầu nối mini DIN
truyền nối tiếp 2 chiều
hỗ trợ sử dụng scan code set 3
có 17 lệnh host to keyboard
IO Devices
4
Cấu trúc và giao tiếp bàn phím
Mỗi phím là 1 chuyển mạch switch, tạo ra một tiếp xúc điện khi ấn phím
Các loại nút phổ biến:
Pure mechanical
Foam element
Rubber dome
Membrane
Cáp bàn phím được nối đến chip ngoại vi 8255A
Bộ điều khiển bàn phím thường là chip 8042, 8048, 8049, 8741, 8742, 6868, 6805.
Khi chip điều khiển nhận được yêu cầu từ bàn phím, chip này gửi tín hiệu ngắt IRQ1 và truyền dữ liệu vào CPU
IO Devices
5
Kết nối bàn phím
DIN 5 pin
1. Clock
2. Data
3. N/C
4. GND
5. +5V (VCC)
PS/2
1. Clock
2. GND
3. Data
4. N/C
5. +5V (VCC)
6. N/C
IO Devices
6
Mã quét bàn phím (Scan code)
Khi nhấn 1 phím, bộ xử lý bàn phím gửi đến PC mã quét (scan-code) của phím được nhấn
Khi phím được nhấn, mã này gọi là make-code
Khi phím được nhả, mã này gọi là break-code
Break-code gồm 2 byte: byte đầu là F0 (đối với bàn phím mở rộng), byte kế là mã make-code
Scan code có 3 tiêu chuẩn: set 1, set 2, set 3. Bàn phím hiện nay mặc nhiên sử dụng set 2
Ví dụ:
nhấn SHIFT: make-code = 12
Nhấn A: make-code = 1C
Nhả A: break-code = F0, 1C
Nhả SHIFT: break-code = F0, 12
Mã được truyền nối tiếp từng byte, với khung truyền 11bit
IO Devices
7
Bảng scan-code
Scan code bàn phím loại 83 phím
Scan-code bàn phím loại 102 phím
IO Devices
8
Giao tiếp bàn phím
Bàn phím PS2 giao tiếp bằng giao thức nối tiếp bất đồng bộ 2 chiều
Xung clock được phát bởi bàn phím, tần số khoảng 10-16.7kHz
Các trạng thái hoạt động:
Data=high, clock=high: trạng thái rảnh
Data=high, clock=low: trạng thái cấm giao tiếp
Data=low, clock=high: trạng thái máy chủ được yêu cầu truyền dữ liệu
Nếu máy chủ muốn truyền dữ liệu, nó phải cấm giao tiếp từ bàn phím bằng cách kéo clock xuống thấp, sau đó kéo Data xuống mức thấp và giải phóng cho clock.
Data được truyền theo khung dữ liệu gồm 11-12bit như sau:
1 start bit = 0
8 data bit (LSB truyền trước)
1 parity bit
1 stop bit = 1
1 acknowledge bit (host only)
IO Devices
9
Giao tiếp bàn phím (tt)
1. Truyền dữ liệu từ bàn phím về máy chủ:
Các bước thực hiện:
Kiểm tra bus đang ở trạng thái rảnh
Clock ở mức cao ít nhất 50us trước khi bàn phím gửi data
Bàn phím gửi data từng khung dữ liệu 11bit
Dữ liệu được đọc tại cạnh xuống của clock
Máy chủ có thể cấm giao tiếp bằng cách kéo clock xuống thấp
Khi clock được giải phóng, bàn phím lại truyền tiếp dữ liệu chưa hoàn chỉnh
Dữ liệu từ keyboard đến PC
IO Devices
10
2. Truyền dữ liệu từ máy chủ đến bàn phím:
Các bước thực hiện:
máy chủ cấm truyền từ bàn phím đến bằng cách kéo clock xuống thấp
máy chủ kéo data xuống thấp và giải phóng clock báo hiệu bàn phím phát xung clock bắt đầu truyền dữ liệu
Dữ liệu được đọc tại cạnh lên của clock
Sau khi bàn phím nhận stop bit nó sẽ truyền tín hiệu ACK đến máy chủ kết thúc quá trình truyền dữ liệu
Dữ liệu từ PC đến keyboard
IO Devices
11
Chức năng Typematic
Khi một phím được nhấn liên tục, nó trở thành typematic
Bàn phím gửi mã nhấn phím đến PC lặp đi lặp lại
Tốc độ typematic có thể điều chỉnh bằng cách gửi lệnh đến bộ điều khiển bàn phím
Lệnh điều khiển bàn phím trong DOS
MODE CON: RATE=r DELAY=d
RATE: tốc độ typematic, r = ký tự trên giây (cps)
DELAY: khoảng thời gian trước khi typematic xảy ra. Số DELAY:
1 -> 0.25s
2 -> 0.50s
3 -> 0.75s
4 -> 1.00s
Ví dụ: lệnh sau được đặt trong Autoexec.bat
MODE CON: RATE=32 DELAY=1
IO Devices
12
Truy xuất bàn phím qua DOS
Có thể truy xuất bàn phím qua một số hàm của DOS với ngắt INT 21h: 01h, 06h, 07h, 08h, 0ah, 0bh, 3fh.
Chương trình ví dụ: đọc 80 ký tự vào buffer
char *ch_input(void)
{ char *buffer, *string;
union REGS inregs, outregs;
buffer = (char*) malloc(82);/* tạo buffer */
*buffer = 80; /* byte đầu chỉ số lượng ký tự */
Inregs.h.ah = 0x0ah;
inregs.x.dx = FP_OFF(buffer);
int86(0x21,&inregs,&outregs);
string = buffer+2;
return(string)
}
IO Devices
13
Lập trình bàn phím trực tiếp qua Port
Các thanh ghi:
Port 60h: output buffer (R)
Port 60h: input buffer (W)
Port 64h: control register (W)
Port 64h: status register (R)
Status register:
Bit 7 (PARE): 1- last byte with parity error; 0- last byte without parity error
Bit 6 (TIM): 1-error; 0-no time-out error
Bit 5 (AUXP): 1-holds data for auxiliary device
Bit 4 (KEYL): 1-keyboard free; 0-keyboard locked
Bit 3 (C/D): 1-command byte written via port 64h; 0-command byte written via port 60h
Bit 2 (SYSF): 1-self test successful; 0-power on reset
Bit 1 (INPB): 1-CPU data in input buffer;0-input buffer empty
Bit 0 (OUTB): 1-keyboard controller data in output buffer; 0-output buffer empty
IO Devices
14
Lập trình bàn phím trực tiếp qua Port (tt)
Control register (8 bit): gồm 17 lệnh theo bảng lệnh sau
IO Devices
15
Lập trình bàn phím trực tiếp qua Port (tt)
Ví dụ: disable keyboard
start:
IN al, 64h ;read status byte
TEST al, 02h ;check whether input buffer is full
JNZ start ;some byte still in input buffer
OUT 64h, adh ;disable keyboard


Ví dụ: ghi byte 01h vào output port
OUT 64h, d1h ;pass code for the controller command
;write output port
wait:
IN al, 64h ;read status register
TEST al, 02h ;check whether input buffer is full
JNZ wait ;input buffer full thus wait
OUT 60h,01h ;pass data byte 01h for the controller ;command
IO Devices
16
Thiết kế giao tiếp bàn phím
1. N/C
2. Data
3. +5V (VCC)
4. GND
5. N/C
6. Clock
Thiết kế minh hoạ: giao tiếp bàn phím với AT89C51
Chân Data nối P3.4
Chân Clock nối P3.2
Dữ liệu thu được từ bàn phím sẽ hiển thị trên LCD điều khiển ở P1
IO Devices
17
Câu hỏi ôn tập
Nêu đặc điểm các thế hệ bàn phím
Trình bày giao thức truyền giữa bàn phím và PC
Mã scan-code là gì? Nếu bấm phím sau thì bàn phím sẽ truyền mã gì đến PC:
Nhấn và nhả Delete
Nhấn Ctrl + z, sau đó nhả phím
Nhấn và nhả phím ->
Có bao nhiêu lệnh hỗ trợ từ host đến keyboard. Kể tên.
Trình bày hoạt động của chế độ typmatic
Hãy cài đặt để chế độ typematic có thời gian trễ là 0.5s và tốc độ là 20 ký tự/giây
Viết chương trình điều khiển keyboard thực hiện selftest
Viết chương trình ghi giá trị 0fh ra output port của keyboard
Viết chương trình ASM cho AT89C51 để nhận mã scan-code từ bàn phím
Tìm hiểu các bộ mã scan-code của bàn phím