Universidad de las Fuerzas Armadas. Teclado PS2
TECLADO PS2 I. Altamirano, Altamirano, A. Amores, Amores, J. Escobar, A. Martínez Universidad de las Fuerzas Armadas Sangolquí, Ecuador
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En este articulo se muestra el desarrollo de una aplicación en VHDL por medio de un tarjeta FPGA ESPARTAN 3E que permita el ingreso de información de un teclado de computadora PS2 y que la información se despliegue en un grupo 5 displays de 7 segmentos.
Resumen —
Palabras claves — Teclado Teclado PS2, displays 7 segmentos, VHDL.
I. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN Con el paso de los años la industria ha tenido una gran evolución en el desarrollo de sistemas digitales; desde computadoras personales, sistemas de audio y vídeo hasta dispositivos de alta velocidad para las comunicaciones. Esto ha sido posible por la ejecución de herramientas de diseño asistidos por computadora. Además de facilitar el trabajo, el uso de herramientas programadas por computador también acelera los procesos de diseño. Esta situación condujo a adoptar nuevas metodologías para el diseño y evaluación de los circuitos electrónicos
Ilustración 1 Teclado Logitech Keys-To-Go
Fecha de Publicación: 28 de oct 2014 En lo que se refiere a periféricos de entrada que anteriormente igual utilizaban conectores de tipo PS2, se puede determinar que la innovación en estos periféricos se lo ha realizado de forma externa, mas no se han hecho avances más allá de la parte estética de estos dispositivos. La tecnología usada es la USB para conectarlo al ordenador. - El Thermaltake Cyclone es un mouse mouse que posee posee un ventilador, y está orientado a los usuarios que pasan horas jugando en el ordenador
II. ESTADO DEL ARTE - En la actualidad los los teclados con conexión PS-2 ya no se utilizan. Pues la aparición de nuevas tecnologías inalámbricas ha permitido la aparición de teclados inalámbricos como el Teclado Logitech Keys-To-Go para iOS el cual fue lanzado por la marca Suiza Logitech.Utiliza un tipo de tecnología FabricSkin el cual repele los líquidos. Se conecta al ordenador mediante Bluetooth .
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Ilustración 2 El Thermaltake Cyclone
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- ANALIZADOR DE PROTOCOLO RS-232FPGANIOS II Este es un estudio que pretende capturar y analizar las tramas que se intercambian entre dos dispositivos que se comunican usando el protocolo de comunicación serial RS-232. La información capturada se muestra en una Computadora Personal o en un Dispositivo Móvil con Sistema Operativo Android; esto permite entender e interpretar el funcionamiento del protocolo antes mencionado, además ayuda en la tarea de detectar y resolver problemas relacionados con este tipo de comunicación. Esta herramienta tiene la capacidad de detectar los parámetros de configuración de la comunicación RS-232 que recolecta las tramas de forma correcta. Para esto se desarrolló un Sistema Embebido basado en el Microprocesador NIOS II el cual fue implementado en la tarjeta de desarrollo y educación DE0 nano de Terasic Inc., cuyo componte principal es la FPGA EP4CE22F17C6N de la familia Cyclone IV E de Altera. Fecha de publicación: 21 de feb 2014
III. DESARROLLO DEL ARTÍCULO A.
Teclado PS2
El teclado PS2 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 El teclado PS2 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
Interfaz compatible tanto para teclado como para mouse
Contiene 2 cables uno para los datos y otro para la informacion de reloj
El paquete que se transmite tiene 8 bits de datos, uno de paridad impar y un bit de parada
La comunicacion es bidireccional
Ilustración 3. Características Teclado PS2
B. Interfaz del Puerto PS2
Lineas de datos y de reloj
Incluye conexiones para energia (Vcc y tierra)
Teclados y Mouse actuales pueden trabajar con 3.3 V
Potencia suministrada por el host (5 V)
Los puertos de entrada y salida de la FPGA soportan entradas de 5V
Ilustración 4. Interfaz del Puerto PS2
Una de las partes más importantes para entender el funcionamiento de un teclado PS2,es llamada el código de rastreo, existen 3 tipos de clave para la comunicación en un teclado PS2 1. Cuando se pulsa una tecla (Make Code) 2. Cuando se suelta la tecla (Break Code) 3. Cuando se mantiene pulsada (Typematic ) C. Comunicación del Puerto PS2
A diferencia del UART la informacion de reloj se lleva en una senal separada El puerto PS2 se comunica con su host a traves de paquetes
Los datos son transmitidos en un flujo serie y su formato es similar a la de un UART
Ilustración 5. Interfaz del Puerto PS2
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D.
Protocolo de comunicación PS2
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 corr esponde 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.
E.
rebotes, el cual se utilizara en la señal de datos y de reloj recividos desde el teclado a traves del puerto ps2, que permite obtener los datos de una forma adecuada. Dentro de este bloque se sincroniza la señal de reloj del sistema con la obtenida del teclado, para que los datos tomados del puerto ps2 se puedan procesar como un vector 8 bits, los que serán usados en el bloque de decodificación, además de generar una flag que nos indica el momento en el que existe un nuevo dato en el bus de datos. c. Decodificador
Procedimiento a.
Divisor de Frecuencia
Ilustración 8. Decodificador
Ilustración 6. Divisor de frecuencia
En este bloque se crea una frecuencia de 200 Hz, la cual se ocupara en el barrido de los displays, ya que a esta frecuencia es imperceptible para el ojo humano notar el barrido de la señal. La señal de entrada es tomada del reloj de la tarjeta y la señal de salida es enviada al bloque de decodificación, en el cual se incluye el barrido. b.
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La señal de reloj utilizada trabaja a 200 Hz, que fue generada anteriormente en el bloque de divisor de frecuencia, el bus de datos son tomados de bloque de teclado, asi como la bandera de dato nuevo. Primero, el vector de entrada debe ser decodificado para poder ser mostrado en displays. Después se guarda en un arreglo los datos ya decodificados para poder mostrarlos en varios displays, para lo cual se generara un barrido que permite visualizar 4 datos simultáneos.
III. ANALISIS DE RESULTADOS En el proyecto logramos visualizar el funcionamiento del envío de datos del teclado de computadora con puerto PS2 hacia nuestra tarjeta FPGA, y estos datos serán muestreados en un 4 displays usando barrido de datos. Al ir tecleando los números del 0 al 9 o letras de la A a la F, estas aparecerán en los displays.
Ilustración 7. Teclado PS2
Es necesario utilizar la señal de reloj de la tarjeta, ya que esta trabaja a 50MHz y servira para el sistema anti-
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IV. CONCLUSIONES
•
Las tarjetas FPGA son eficaces para la implementación de algoritmos o el prototipo de de circuitos y sistemas digitales, sumado a la ventaja de emplear lenguajes de alto nivel en la especificación de los diseños. Al contar con un puerto ps2 incluido, se amplía la gama de aplicaciones que con estos dispositivos pueden desarrollarse
•
El puerto ps2 es bidireccional y posee dos cables para la comunicación el primero es para la transmisión de datos por medio de una corriente en serie y el segundo cable es para la información de reloj.
•
Se visualizó el correcto funcionamiento de envio de datos del teclado de computadora hacia la tarjeta FPGA mostrando los datos enviados en 4 displays conectados externamente.
Ilustración 9. Tarjeta Modular FPGA
Ilustración 10. Conexión de la tarjeta con sus respectivos elementos
V. REFERENCIAS
Ilustración 11. Funcionamiento de teclado y tarjeta
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Para realizar la implementación física del circuito se debe tomar en cuenta una adecuada señal de reloj con el fin de realizar un correcto barrido en los displays y tener una buena lectura de la información resultante.
Banks, J. (n.d.). The Spartan-3E Tutorial 2: Introduction to using the PicoBlaze Microcontroller. Retrieved from http://eprints.qut.edu.au/55385/1/Spartan3E_Tut orial_2.pdf Borensztejn, D. P. (n.d.). Retrieved from http://www.dc.uba.ar/materias/disfpga/2013/c1/d escargas/PicoBlaze.pdf. C., G. (n.d.). Retrieved from http://ocw.uc3m.es/tecnologiaelectronica/sistemas-embebidos-basados-enfpgas-para-instrumentacion/material-de-clase1/picoblaze Chapman, K. (2006). Amplifier and A/D Converter Control. Retrieved from http://www.eng.utah.edu/~cs3710/xilinxdocs/examples/s3esk_picoblaze_amplifier_and_a dc_control.pdf J.I.Escudero, M. F. (n.d.). Retrieved from http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Te ma%208.%20Convertidores%20A-D.pdf Xilinx. (n.d.). Retrieved from http://www.xilinx.com/support/documentation/ip _documentation/ug129.pdf
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VI. BIOGRAFÍAS Andres Esteban Amores Heredia Nació el 20 de mayo de 1990. Realizó sus estudios primarios en la escuela Benjamin Franklin. Estudios secundarios en el colegio Holgate high school, donde adquirió el título de bachiller en ciencias generales. Actualmente se encuentra estudiando en la universidad de las fuerzas armadas ESPE la carrera de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones
John Jairo Escobar Guanochanga Nació en Quito el 14 de Diciembre de 1990. Estudio en la primaria en el la Escuela Humberto Toscano Mateus. La secundaria en el Instituto Tecnológico Superior “SUCRE” graduándose con el título de bachiller en Electrónica. Actualmente se encuentra cursando séptimo semestre de la carrera de Ingeniería Electrónica en Automatización y Control en la Universidad de las Fuerzas Armadas (ESPE).
José Andrés Martínez Nació el 22 de Septiembre de 1990, lugar de nacimiento Tulcán. Estudios primarios realizados en la escuela Cristóbal Colón, estudios secundarios realizados en el Instituto Tecnológico Vicente Fierro en donde adquirió el título de Bachiller técnico en Electrónica. Actualmente se encuentra estudiando en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE la carrera de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones.
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Edwin Ivan Altamirano Chingay Nació el 2 de Junio de 1991, lugar de nacimiento Quito. Realizó sus estudios primarios en la escuela Rosario del Alcázar, estudios secundarios realizados en el colegio Experimental Sebastián de Benalcázar en donde adquirió el título de Bachiller Físico Matemático. Actualmente se encuentra estudiando en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE la carrera de Ingeniería en Electrónica Automatización y Control.
