### PC键盘编码及其和主机通信的关键知识点
#### 一、键盘分类及作用
键盘作为单片机应用系统中实现数据输入和命令传输的重要工具，在人机交互中扮演着关键角色。按照工作原理的不同，键盘主要可以分为两类：**编码键盘**和**非编码键盘**。
- **编码键盘**：内置微处理器，能够自动识别按键状态，并输出对应的编码（例如ASCII码），简化了主机的处理流程。
- **非编码键盘**：没有内置微处理器，需要主机通过特定的算法来识别按键的状态以及确定按下的键是什么。
#### 二、PC键盘的数据传输协议
PC键盘通常采用一种简单而有效的数据传输协议来与主机进行通信。以PC(XT)键盘为例：
1. **信号线**：
- **R (RST)**：复位信号端。
- **V (VCC)**：电源输入端。
- **D (DATA)**：数据端。
- **G (GND)**：电源地端。
- **C (CLK)**：时钟信号端。
2. **数据传输特性**：
- 当电源接通后，数据和时钟信号会从**D端**和**C端**发出。
- 按键动作（按下或释放）时，数据端和时钟端将发送一组数据和时钟信号。
- 如果按键保持不动超过一定时间，键盘会以固定的时间间隔重复发送信号。
- 每组信号包含9个时钟脉冲和9位数据，其中D0~D6表示键值的扫描码，D7表示按键状态（按下为0，释放为1），D8为结束标志。
#### 三、基于CPLD的PC键盘接口设计
针对PC(XT)键盘的数据传输协议，可以通过CPLD（复杂可编程逻辑器件）设计键盘接口，从而为8位单片机扩展标准键盘接口。具体设计步骤如下：
1. **接口电路设计**：接口电路主要包括三个部分：
- **串入并出移位寄存器**：负责将串行数据转换为并行数据。
- **时钟封锁与键盘释放中断部分**：用于处理时钟信号的同步以及键盘释放中断标志的生成。
- **键值扫描码输出部分**：负责输出键值扫描码。
2. **功能模块详解**：
- **9位串入-并出移位寄存器**：在时钟脉冲的驱动下，实现从键盘输出的9位数据的串并转换。其中D0~D6表示键值扫描码，D7表示按键状态（0为按下，1为释放）。
- **时钟封锁与键盘释放中断部分**：负责控制时钟信号的同步，并在按键释放时生成中断标志。
- **键值扫描码输出部分**：输出经过处理的键值扫描码，供后续处理使用。
3. **外部接口功能**：
- **data**：键值串行数据输入端。
- **clk**：时钟端。
- **int**：键释放中断标志端。
- **cs**：片选端。
- **cr**：清零端。
- **dout**：7位键值并行输出端。
4. **编程实现**：使用VHDL语言编写程序，并在MAX+PLUS II软件环境中进行仿真验证。通过对PC(XT)键盘的数据传输协议的理解，设计相应的硬件电路，并通过软件编程实现了接口电路的功能。
#### 四、结论
通过上述基于CPLD的PC键盘接口设计，不仅可以为单片机提供一个标准的键盘接口，还可以提高系统的稳定性和可靠性。此外，通过使用CPLD和VHDL语言，可以有效地减少硬件资源的占用，简化电路设计，提高开发效率。这对于单片机应用系统的开发具有重要的意义。
