**PS2键盘接口Verilog实现详解**
在数字电路设计领域，Verilog是一种广泛使用的硬件描述语言，用于描述和实现各种数字逻辑系统。本篇将详细探讨如何使用Verilog实现PS/2（Personal System/2）键盘接口。PS/2键盘接口是早期个人计算机上常用的键盘接口，尽管现在已被USB接口取代，但在学习嵌入式系统和FPGA设计时，理解PS/2接口仍然是非常有价值的。
PS/2接口是一个双向串行接口，由IBM在1983年推出，最初用于连接键盘和鼠标。它具有6针微型DIN连接器，数据传输率为125Kbps。接口主要包括两个信号线：数据线（Data Line）和时钟线（Clock Line）。数据线用于传输按键扫描码或系统响应，时钟线则用于同步数据传输。
在Verilog中实现PS/2接口，主要涉及以下几个关键步骤：
1. **状态机设计**：
设计一个状态机来管理接口的通信流程。PS/2通信包括握手、发送和接收数据等步骤，每个步骤对应状态机的一个状态。例如，状态机可能包括IDLE（空闲）、WAIT_CLK（等待时钟）、SHIFT_IN（移位输入）、SHIFT_OUT（移位输出）等状态。
2. **时钟分频**：
PS/2接口的时钟频率为125kHz，而FPGA内部通常工作在MHz级别。因此，需要一个分频器将较高的系统时钟分频为125kHz，以驱动接口的时钟线。
3. **数据收发**：
- **接收数据**：在正确的时钟边沿检测数据线上的变化，并根据状态机的状态将接收到的数据存储在内部寄存器中。
- **发送数据**：根据需要发送的数据，控制数据线输出并在时钟边沿发送。在发送过程中，状态机要确保数据正确地在时钟边沿被采样。
4. **握手协议**：
PS/2接口的通信涉及到复杂的握手协议，包括ACK（确认）和NAK（否定应答）信号。在Verilog中，需要根据状态机的状态来生成这些握手信号。
5. **中断处理**：
当接收到新的键盘事件时，设计应能生成中断请求，通知处理器进行相应的处理。这通常通过设置一个中断标志位并让处理器查询该标志来实现。
在提供的"ps2_keyboard"文件中，包含了PS/2键盘接口的Verilog源代码和仿真文件。源代码可能包含一个或多个模块，如状态机模块、时钟分频器模块以及数据收发相关的逻辑。通过阅读和理解这些代码，可以深入学习到如何在实际设计中应用上述概念。
在仿真过程中，会检查代码是否能正确地与PS/2键盘交互，包括正确接收按键扫描码，处理握手协议，以及在接收到新数据时生成中断。仿真结果通常会通过波形图显示，帮助开发者直观地看到各个信号的变化情况，以便调试和验证设计的正确性。
理解并实现PS/2接口的Verilog代码不仅有助于提升对硬件描述语言的掌握，还能加深对串行通信协议、状态机设计以及中断处理等概念的理解，对于从事FPGA或嵌入式系统开发的人来说，是不可或缺的知识点。
