基于單片機(jī)的多計(jì)算機(jī)外設(shè)共享控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言

隨著電子設(shè)備技術(shù)不斷發(fā)展和產(chǎn)品功能不斷增加，一般情況下，產(chǎn)品功能通常需要多個(gè)計(jì)算機(jī)配合實(shí)現(xiàn)。另一方面，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了提高產(chǎn)品的可靠性，計(jì)算機(jī)備份技術(shù)作為提高產(chǎn)品可靠性重要手段之一也越來(lái)越多被采用。在這種情況下，為了降低產(chǎn)品的復(fù)雜度，合理使用有限的空間，在具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，往往只有單套計(jì)算機(jī)外設(shè)配給多套主機(jī)使用。此時(shí)，需要解決多個(gè)主機(jī)之間的顯示器、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的動(dòng)態(tài)切換問(wèn)題。
而這一問(wèn)題可以通過(guò)外設(shè)共享來(lái)解決，使用外設(shè)共享控制器，可實(shí)現(xiàn)雙主機(jī)或者多主機(jī)之間顯示器、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的動(dòng)態(tài)切換，從而實(shí)現(xiàn)有限資源的合理利用。

1 設(shè)計(jì)原理

1．1 外設(shè)共享控制器的功能介紹

按下外設(shè)共享控制器的主機(jī)1按鍵，外設(shè)顯示器和鍵盤(pán)、鼠標(biāo)連接到主機(jī)1，同時(shí)主機(jī)1按鍵指示燈亮；按下主機(jī)2按鍵，外設(shè)顯示器和鍵盤(pán)、鼠標(biāo)連接到主機(jī)2，同時(shí)主機(jī)2按鍵指示燈亮。外設(shè)共享控制器具有自動(dòng)掃描功能，能夠監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。主機(jī)1先啟動(dòng)，則外設(shè)顯示器和鍵盤(pán)、鼠標(biāo)連接到主機(jī)1，同時(shí)主機(jī)1按鍵指示燈亮；主機(jī)2先啟動(dòng)，則外設(shè)顯示器和鍵盤(pán)、鼠標(biāo)連接到主機(jī)2，同時(shí)主機(jī)2按鍵指示燈亮。另外，也可通過(guò)鍵盤(pán)上設(shè)定的熱鍵(連續(xù)按兩次Ctrl鍵)來(lái)控制鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器信號(hào)的切換。

1．2 PS／2、VGA接口介紹

外設(shè)共享控制器涉及的外設(shè)是鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和顯示器，接口類型分別是PS／2口、PS／2口和VGA口。PS／2鍵盤(pán)和鼠標(biāo)履行一種雙向步串行協(xié)議。也就是說(shuō)，每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時(shí)鐘線上發(fā)一個(gè)脈沖就被讀入。鍵盤(pán)／鼠標(biāo)可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)，而主機(jī)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備，但主機(jī)總是在總線上有優(yōu)先權(quán)，它可以在任何時(shí)候抑制來(lái)自于鍵盤(pán)／鼠標(biāo)的通訊，只要把時(shí)鐘拉低即可。從鍵盤(pán)／鼠標(biāo)發(fā)送到主機(jī)的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿(CLK由高到低的時(shí)候)被讀??；從主機(jī)發(fā)送到鍵盤(pán)／鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)在上升沿(當(dāng)時(shí)鐘從低變到高的時(shí)候)被讀取。不管通訊的方向怎樣，鍵盤(pán)／鼠標(biāo)總是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。一個(gè)PS／2設(shè)備的工作頻率推薦值為15kHz左右，這意味著時(shí)鐘應(yīng)該是高40μs低40μs。所有的數(shù)據(jù)位安排在一個(gè)字節(jié)中，每個(gè)字節(jié)為一幀，包含11～12個(gè)位。這些位為1個(gè)起始位0、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)校驗(yàn)位、1個(gè)停止位和1個(gè)應(yīng)答位。常用的六芯插座布局及其定義見(jiàn)圖1。

VGA接口是一種COMS／TTL接口，15芯插座布局及其定義見(jiàn)圖2和表1。VGA信號(hào)本身不需要初始化，可直接進(jìn)行切換。