基于單片機(jī)的共享控制器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)?

2．1 硬件設(shè)計

單片機(jī)U1的P1口接鍵盤K0、鼠標(biāo)M0的時鐘、數(shù)據(jù)線；P0口接計算機(jī)的鍵盤鼠標(biāo)信號線，即：PCI的時鐘線kbclk1、mselk1，數(shù)據(jù)線kbda-ta1、msdata1，PC2的時鐘線kbclk2、msclk2，數(shù)據(jù)線kbdata2，msdata2；P2口用來控制計算機(jī)間的切換。

計算機(jī)啟動時，P0口的時鐘、數(shù)據(jù)線被拉高和拉低，單片機(jī)檢測這些狀態(tài)，并根據(jù)PS／2協(xié)議讀出這些發(fā)來的命令。然后把這些命令直接發(fā)送給鍵盤K0。K0應(yīng)答計算機(jī)的命令，單片機(jī)把這些應(yīng)答數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給計算機(jī)。對于后臺計算機(jī)，單片機(jī)直接回應(yīng)這些計算機(jī)發(fā)來的命令。鼠標(biāo)和計算機(jī)間的聯(lián)系和鍵盤相同。

習(xí)慣上，指定其中一臺計算機(jī)設(shè)為前臺計算機(jī)，單片機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)這臺計算機(jī)的命令、數(shù)據(jù)給鍵盤。當(dāng)這臺計算機(jī)沒有接入時，單片機(jī)自動指定另一臺為前臺計算機(jī)。

單片機(jī)的P2口外接一瞬態(tài)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時，單片機(jī)接受一個脈沖，于是就把當(dāng)前的前臺計算機(jī)和后臺計算機(jī)進(jìn)行互換。并放置指示燈指示對應(yīng)計算機(jī)的狀態(tài)。

顯示信號分R、G、B信號，H、V信號。前三個信號為模擬信號，用AD8183芯片控制，在這個片子的輸入輸出端要力175Ω的匹配電阻，并且這個片子需要5V電源供電。輸出選擇端在U2的223腳SEL，當(dāng)SEL端接地時，A路輸出，否則B路輸出。H、V信號由54LS157控制，這是四組2選1的數(shù)據(jù)選擇器，它的選擇端在1腳，1腳拉高B路輸出，1腳拉低A路輸出。這兩個片子的選擇端接到一個雙刀雙擲繼電器，對AD8183和154LS15 7進(jìn)行統(tǒng)一控制。

2．2 軟件設(shè)計

計算機(jī)啟動時，運(yùn)行BIOS，檢測主板和各種外部硬件設(shè)備，識別其設(shè)備類型，并對它們進(jìn)行初始化。當(dāng)檢測鍵盤時，如果掃描不到，且計算機(jī)在BIOS中設(shè)置PostBehavior->keyboard Errors->Report，計算機(jī)就會停止初始化，顯示出錯信息；否則，認(rèn)為鍵盤不存在，跳過該設(shè)備，計算機(jī)初始化結(jié)束后該設(shè)備不能用。當(dāng)多臺計算機(jī)與一個鍵盤相連時，必須給沒有與鍵盤物理連接的計算機(jī)建立虛擬的鍵盤。這個虛擬外設(shè)能夠完成與計算機(jī)的數(shù)據(jù)交換，幫助計算機(jī)順利通過BIOS檢測。同樣，對于鼠標(biāo)，也必須建立虛擬鼠標(biāo)使計算機(jī)通過BIOS檢測。虛擬鍵盤和虛擬鼠標(biāo)這些虛擬外設(shè)，在計算機(jī)給出命令時，應(yīng)答命令，使計算機(jī)確信該外設(shè)存在。

BIOS檢測完成后，計算機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)初始化過程。在這個過程中，操作系統(tǒng)要對外部設(shè)備的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。鍵盤要設(shè)置機(jī)打速率／延遲(typematic rate／delay)；鼠標(biāo)要設(shè)置采樣率(sample rate)，讀取設(shè)備類型(不同類型的鼠標(biāo)有不同的ID)，設(shè)置分辨率(resolution，設(shè)置為每mm多少個計數(shù)點(diǎn)counts／mm)，比例(scaling)，設(shè)置數(shù)據(jù)報告禁止／允許。同樣，對于計算機(jī)必須建立虛擬外設(shè)，使系統(tǒng)確認(rèn)外設(shè)存在，以通過初始化。

當(dāng)上述過程完成后，系統(tǒng)就順利通過了初始化。顯示器顯示一臺計算機(jī)的畫面，該畫面對應(yīng)的計算機(jī)稱為前臺計算機(jī)，不被顯示畫面的計算機(jī)為后臺計算機(jī)。按下共享控制器上的切換按鈕，外設(shè)選擇一后臺計算機(jī)，把其置前成為前臺計算機(jī)，此時，顯示器顯示該計算機(jī)的畫面，鍵盤鼠標(biāo)響應(yīng)該計算機(jī)。原先的前臺計算機(jī)變?yōu)楹笈_工作。

啟動過程的程序流程圖見圖4。

本文用Keil C開發(fā)，它提供了豐富的數(shù)據(jù)類型，極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性，它能夠自動實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)，目標(biāo)程序效率高、可移植性好，是一種高級語言，可讀性強(qiáng)，維護(hù)使用方便靈活。軟件由主程序和中斷服務(wù)子程序組成。主程序完成系統(tǒng)的初始化和計算機(jī)命令的響應(yīng)、鍵盤鼠標(biāo)數(shù)據(jù)的發(fā)送。中斷程序主要包括鍵盤熱鍵切換、外部按鍵切換。軟件功能模塊結(jié)構(gòu)清晰可讀。程序流程圖見圖4和圖5。

系統(tǒng)上電，外設(shè)共享控制器上電并開始對AT89S8252初始化。包括對變量、串口、定時器、中斷控制、看門狗進(jìn)行初始化操作。在這個過程中還需要對外部的計算機(jī)的PS／2外設(shè)進(jìn)行初始化應(yīng)答。并且自動掃描啟動計算機(jī)，PS／2、VGA外設(shè)連接啟動計算機(jī)，并顯示啟動計算機(jī)的畫面。

當(dāng)完成BIOS檢測和操作系統(tǒng)檢測應(yīng)答后，單片機(jī)進(jìn)入主程序，執(zhí)行正常鍵盤鼠標(biāo)的操作功能。讀取P1．1上鍵盤給主機(jī)的數(shù)據(jù)看是否有“切換前／后臺計算機(jī)”的熱鍵按下，如果是，將切換；否則，連接當(dāng)前計算機(jī)。

3 設(shè)計小結(jié)

本論文完成了主機(jī)1和主機(jī)2的鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器幾種外設(shè)的共享，解決了PS／2口、VGA接口共享時遇到的問題。實(shí)物經(jīng)過篩選試驗(yàn)、環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)、電磁兼容試驗(yàn)，性能良好，安全可靠。