Протокол PS/2

[CityAceE]

Хочу в своём эмуляторе задействовать PS/2 клавиатуру, подключенную к GPIO пинам Raspberry Pi. Подключается элементарнейше 4-мя проводами:

• +5В
• CLOCK
• DATA
• GND

Но так как Raspberry Pi рассчитана на сигналы 3.3В, а клавиатура выдаёт 5В, которые запросто могут спалить GPIO, то сигналы CLOCK и DATA подключаются через делители, выполненные на резисторах:

/*
 *  kbdtest.c      basic PS/2 keyboard input test
 *
 *  Test operation of a PS/2 keyboard wired to P1 on
 *  the Raspberry Pi.
 *
 *  PS/2 CLK line goes to P1-16 through voltage divider
 *  PS/2 DATA line goes to P1-18 through voltage divider
 *  PS/2 5 VDC line goes to P1-2 or P1-4
 *  PS/2 GND line goes to P1-6
 *
 *  You MUST use a voltage divider between the PS/2 CLK
 *  or DATA lines and the RasPi P1 connector!  The RasPi
 *  cannot handle 5 VDC logic signals.  If you don't
 *  divide the PS/2 signals down to 3.3 VDC, you will
 *  damage the RasPi!
 *
 *  Building this code will yield a kernel.img file.  Copy
 *  this file to the root directory in a RasPi boot SD card,
 *  install the card into your RasPi, power it up, and the
 *  video display should show the test results.
 *
 *  Note that you will have to set the display parameters
 *  in your SD card's config.txt file to match those of
 *  the console display parameters.  For example, if your
 *  console library is built to use 800 x 600 pixel display,
 *  you will need to edit your SD card's config.txt to
 *  show a framebuffer_width of 800 and a framebuffer_height
 *  of 600.
 *
 *  Karl Lunt   7 Aug 2015
 */

/*
 *  ps2kbd.c      PS/2 keyboard support for the Raspberry Pi
 *
 *  This code is based on the work by Paul Stoffregen, L. Abraham Smith,
 *  and others.  I've retained Paul's copyright notice below.
 *
 *  This code assumes a connection to the Raspberry Pi's expansion
 *  connector (P1).  Two connections are required, one for the
 *  DATA signal and one for the CLK signal.
 *
 *  WARNING!  The Raspberry Pi GPIO inputs are NOT 5 VDC tolerant!
 *  You can use the 5 VDC supply on the RasPi to drive your keyboard,
 *  but you MUST use voltage dividers on the CLK and DATA lines when
 *  you wire them to your RasPi, or you will damage your RasPi.
 *
 *  Here is a diagram for suitable voltage dividers:
 *
 *  KBD DATA <---------[ 2.2K ]------+-------[ 3.3K ]---------> GND
 *                                   |
 *                                   +------------------------> RasPi GPIO
 *
 *  KBD CLK  <---------[ 2.2K ]------+-------[ 3.3K ]---------> GND
 *                                   |
 *                                   +------------------------> RasPi GPIO
 *
 *  Karl Lunt (10 Aug 2015)
 */

/*

Протокол обмена простейший:



Смотрим на сигнал CLOCK и по его спаду получаем последовательно биты с сигнала DATA. Всё просто и элементарно.

И вот я всё подключил и начал разбираться c сигналами и писать драйвер на ассемблере. Всё вслепую, потому что на тот момент не нашёл ни одной готовой программы, которая обслуживает такой тип подключения. То есть у меня не было уверенности, что я всё подключил корректно, хотя ошибиться там сложно, а я всё прозвонил и проверил не один раз.

А потом я отыскал таки готовую, скомпилированную программу, которая работает с таким типом подключения. Там изображение сбито, но оно изменяется с каждой нажатой клавишей. То есть гарантированно подключение верное и программа на клавиатуру реагирует. Бился я бился с драйвером, какие-то данные из DATA я получаю, но они нестабильные и хаотичные. Но совершенно точно это реакция на нажатие клавиш. Перед тем как пойти спать до меня таки дошло, что я ошибочно полагал (по аналогии с геймпадом NES!), что это я должен передавать сигнал CLOCK, в ответ на который клавиатура будет слать мне данные. Но на деле оба сигнала должна выдавать клавиатура. С этим я и лёг спать, рассчитывая, что теперь-то уж я точно всё сделаю. На следующий день снова ничего не получилось. И даже как-то хуже стало. Вообще пропала какая-либо реакция. Я решил запустить ту же самую программу, которая выступала индикатором правильности подключения. Но и она перестала что-либо выдавать. Причём я ничего не переподключал, ничего не менял и вообще никаких изменений не делал. И вот вчера оно работало, а сегодня при тех же условиях перестало. Первая мысль - сгорели порты GPIO. Проверил - порты исправны: принимают и передают данные, как и раньше. Прозвонил схему - всё везде ОК. Клавиатуру втыкал в два разных устройства - в обоих работает без нареканий и гарантированно в режиме PS/2. Перепаял схему, всё заизолировал и проверил - всё ОК. Нашёл другую программу, собрал её из исходников - клавиатуру она не видит. Подключил клавиатуру на другие пины, пересобрал программу - ноль эмоций. Проверил питание клавиатуры - 5В без просадок. В общем, всё по отдельности работает, а вместе не хочет. Хотя вчера работало, а сегодня уже не работает. Я думал, что может я своими экспериментами порты как-то пожёг. Но опять же на тех же портах на Rasberry Pi другие устройства работают, а клавиатура тоже работает с другими устройствами. Не могу гарантировать, но мне кажется, что почему-то CLOCK не тикает. Осциллографа у меня нет, поэтому проверить не могу.

К сожалению, у меня только одна клавиатура PS/2 и проверить другую я пока не могу. Но может быть кто-нибудь что-нибудь посоветует?

Если что, вот здесь описание и программа, которой я тестировал (в конце статьи есть архив с исходниками, и в недрах в одной из папок лежит скомпилированный кернель): http://www.deater.net/weave/vmwprod/hardware/pi-ps2/
Вот здесь bare-metal OS с поддержкой такого типа подключения: https://github.com/deater/vmwos/tree/master (я смог собрать и запустить, но клавиатуру она не видит)
А вот короткий исходник на Си, которым можно быстро скомпилировать и опробовать: https://github.com/deater/vmw-meter/tree/master/pi-ps2 (клавиатуру не видит ни на этих пинах, ни на других)

Прошу любой помощи!

[Advertiser]