МАРСОХОД

Open Source Hardware Project

Описание протокола PS/2 для мыши и клавиатуры.

В предыдущей статье был описан интерфейс PS/2 на физическом уровне передачи байт в обе стороны. А какие же байты передаются там? Каков протокол? Попробуем ответить на эти вопросы.  

Возможно самый простой способ изучения интерфейса – посмотреть фрагмент кода драйвера для порта PS/2, а именно микросхемы i8042. В Windows DDK есть пример этого драйвера \src\input\pnpi8042. Из этого примера становится ясно многое хотя и не все. Попробую дать некоторые разъяснения.

На каждую принятую от компьютера команду, или проще сказать на каждый принятый байт, клавиатура/мышь должны обязательно ответить одним из следующих байтов:

  • ACKNOWLEDGE = 0xFA – подтверждение об успешном приеме;
  • RESEND = 0xFE  - команда принята с ошибкой (вероятно ошибка CRC);
  • FAILURE = 0xFC – произошла ошибка (не знаю, что это такое, может внутренняя ошибка устройства?).

Если компьютер примет от клавиатуры или мыши не 0xFA, а 0xFE или не дай бог 0xFC, то скорее всего будет пытаться переповторить посылку команды или последнего посланного байта.

Для клавиатуры компьютер может послать следующие команды:

  • SET_KEYBOARD_INDICATORS = 0xED – зажечь или потушить светодиоды CAPS/NUM/SCROLL. Если клавиатура принимает эту команду, то больше она не пошлет ничего, до тех пор, пока компьютер не пришлет следующий байт-параметр. Этот параметр определяет битовую маску – один бит – это один светодиод.

 Битовая маска для светодиолов клавиатуры определена вот так:

        #define KEYBOARD_KANA_LOCK_ON     8 // Japanese keyboard

        #define KEYBOARD_CAPS_LOCK_ON     4

        #define KEYBOARD_NUM_LOCK_ON      2

        #define KEYBOARD_SCROLL_LOCK_ON   1

  • SELECT_SCAN_CODE_SET = 0xF0 – установить текущую таблицу кодов клавиш. Следом будет байт-параметр, номер выбираемой таблицы;
  • READ_KEYBOARD_ID = 0xF2 – не знаю, что это такое. Драйвер из WinDDK похоже не использует эту команду.
  • SET_KEYBOARD_TYPEMATIC = 0xF3 – это тоже двухбайтовая команда. После этой команды следует параметр определяющий частоту повтора кодов при нажатой клавише и интервал времени между нажатием и началом повторов. Параметр байт typematic выглядит следующим образом:
 0   d6   d5   t4   t3   t2   t1   t0 

Бит 7  - всегда ноль.

Биты d5 and d6 определяют задержку (Delay) от времени нажатия, когда посылается первый код, до момента когда начинаются повторы кодов, если удерживать клавишу. Задержку можно вычислить по формуле (1+typematic[6:5])*250 миллисекунд.

Биты t4, t3, t2, t1, t0 определяют частоту повторов кодов при удерживании клавиши нажатой. Период повторов можно вычислить по формуле:

Period = (8 + typematic[2:0]) * (2^typematic[4:3]) * 0.00417 секунд.

  • KEYBOARD_RESET = 0xFF – получая эту команду клавиатура отвечает, как обычно, 0xFA, а затем, сбрасывается и посылает в ответ байт KEYBOARD_COMPLETE_SUCCESS = 0xAA.

 Еще важное дополнение.

После подачи напряжения питания клавиатура посылает компьютеру код KEYBOARD_COMPLETE_SUCCESS = 0xAA и немедленно готова к работе. Она сразу, без дополнительного программирования, готова посылать коды нажатых клавиш к компьютеру.

По умолчанию клавиатура посылает на нажатие один байт-код, а на отжатие клавиши два байта. Первый байт в кодах "отпускания клавиши" – это префикс отжатия  KEYBOARD_BREAK_CODE = 0xF0.

Например, если нажать и отпустить клавишу «1», то клавиатура пошлет 0x16, 0xF0, 0x16.

Существуют еще так называемые дополнительные extended коды, это еще два префикса 0хE0 и 0xE1. Они посылаются вместе с кодами «дополнительных» клавиш.

Полный перечень сканкодов клавиатуры можно взять здесь:

 


Теперь перейдем к рассмотрению протокола PS/2 мыши (обычной 3-х кнопочной с колесом).  Придется немного огорчить читателя тем, что программировать мышь не легче, чем клавиатуру, а даже и труднее.

Здесь есть две проблемы.

Первая проблема состоит в том, что после включения питания мышь (в отличие от клавиатуры) не не готова к работе. После включения питания мышь посылает MOUSE_COMPLETE_SUCCESS = 0xAA и следом MOUSE_ID = 0x00. Требуется запрограммировать мышь, «разрешить передачу». Для этого, как минимум, нужно послать ей специальную команду ENABLE_MOUSE_TRANSMISSION = 0xF4. Только после этой команды мышь начнет посылать пакеты с координатами и состоянием кнопок. Вторая проблема состоит в том, что по умолчанию мышь работает «без колеса прокрутки». Для того, чтобы включить «колесо» нужно выполнить совершенно дурацкую и длинную инициализацию мыши. Кто мог додуматься до этого странного решения я не могу понять.

Однако все по порядку.  Наиболее важные команды для мыши вот такие:

  • SET_MOUSE_RESOLUTION              = 0xE8
  • SET_MOUSE_SAMPLING_RATE           = 0xF3
  • ENABLE_MOUSE_TRANSMISSION         = 0xF4
  • SET_MOUSE_SCALING_1TO1            = 0xE6
  • READ_MOUSE_STATUS                 = 0xE9
  • GET_DEVICE_ID                     = 0xF2
  • MOUSE_RESET                       = 0xFF

Некоторые из них идут в паре с параметром, некоторые – это одиночные команды.

Мышь без колеса прокрутки посылает пакеты по три байта, а мышь с колесом пакеты по четыре байта.

Чтобы «включить колесо» компьютер посылает в мышь последовательность: 0xF3, 200, 0xF3, 100, 0xF3, 80, 0xF2 (на каждый из этих байт мышь отвечает ACK = 0xFA). Последняя команда здесь – это GET_DEVICE_ID = 0xF2. После этой последовательности мышь должна прислать ID. Если пришел ноль, значит колеса нет и не будет. Если пришло «3», то значит колесо прокрутки включено. Но и это еще не все программирование. Мышь будет «ездить медленно», если больше ничего не делать. Обычно скорость мыши увеличивают программируя примерно так, посылая команды: 0хE8, 3, 0xE6, 0xF3, 40, ну и напоследок нужно разрешить передачу послав команду 0xF4.

Теперь осталось только описать формат пакетов мыши. Координаты передаются как относительное смещение.

Первый байт в пакете передает знак перемещения SY и SX (вверх-вниз и влево-вправо), а так же состояние трех кнопок BM (middle - центральная), BR (right - правая), BL (left - левая):

 1   0   SY   SX   1   BM   BR   BL 

Второй байт передает смещение по координате X.

 X7   X6 
 X5 
 X4 
 X3 
 X2 
 X1 
 X0 

Третий байт передает смещение по координате Y.

 Y7 
 Y6 
 Y5 
 Y4 
 Y3 
 Y2 
 Y1 
 Y0 

Четвертый байт посылается только для мышей с колесом и только если оно включено. Определяет вращение колеса.

 0 
 0 
 0 
 0 
 Z3 
 Z2  
 Z1 
 Z0 

Ну вот пожалуй это и все, что нужно знать для программирования простых PS/2 устройств.

 

Комментарии  

0 #4 nckm_ 23.06.2011 19:07
Цитирую Валерий:
Вопрос по поводу оптической мыши. Присоединяешь ее к ps/2 порту, лампочка снизу(лазер или что там) не горит, он загорается после того как 0xF4 посылаешь?

возможно это так, но на 100% сказать не могу.
Еще учтите, что бывают сильно мудрые мыши, которые могут работать либо через PS2 либо через USB11 (они обычно продаются как USB мыши с переходником в PS2).
Такие мыши в момент получения питания пытаются определить тип интерфейса и работать соответственно.
0 #3 Валерий 23.06.2011 15:58
Вопрос по поводу оптической мыши. Присоединяешь ее к ps/2 порту, лампочка снизу(лазер или что там) не горит, он загорается после того как 0xF4 посылаешь?
0 #2 nckm_ 15.06.2011 04:10
Цитирую Валерий:
Я не сильно понял, когда мышь "включаешь" командой 0хF4, она отправляет хосту Ack 0xFA?

Когда мыши или клавиатуре посылаешь любую команду - первый байт которым они всегда отвечают есть ACK - 0xFA
0 #1 Валерий 14.06.2011 19:49
Я не сильно понял, когда мышь "включаешь" командой 0хF4, она отправляет хосту Ack 0xFA?

Добавить комментарий



facebook  GitHub  YouTube  Twitter
Вы здесь: Начало Статьи о разном Описание протокола PS/2 для мыши и клавиатуры.