PS接口与协议
PS2设备通信协议 时序图
主机到PS/2设备的传输
• PS2控制器必须进入主机发送请求（Host Send Request）的状态。这可以通过以下动作实现: • PS2CLK线首先被拉低至少在一个时钟周期（进 入禁止传输Inhibit Transmission状态） • PS2DATA线随后被拉低(提供的起始位帧传送) • PS2CLK线随后被释放(仍然保持PS2DATA低)。 • PS/2设备定期检查数据和时钟线是否为这种状态, 当检测到,开始产生PS2CLK信号。 • 在从主机向PS/2设备发送数据时,PS2一帧数据由 10个域构成。见时序图
Ps2键盘
• 如果它发现有键被按下，释放或按住，键盘 将发送 扫描码的信息包到计算机。扫描码有 两种不同的类型 通码 和 断码 。当一个键被 按下或按住就发送通码，当一个键被释放就 发送断码。每个按键被分配了唯一的通码和 断码。这样主机通过查找唯一的扫描码就可 以测定是哪个按键。每个键一整套的通断码 组成了扫描码集，有三套标准的扫描码集分 别是第一套 第二套和第三套。 所有现代的 键盘默认使用第二套扫描码。
Description
3
4 5
6
7 2 3 0-7 0-7
Left button status;1=pressed Right button status;1=pressed Middle button status;1=pressed Reserve X data sign; 1=negative Y data sign; 1=negative Reserve Reserve X data (D0-D7) Y data (D0-D7)
Ps2设备到主机的通信
• 图中绿色的信号表示由Ps2设备产生的。也就是 说PS2设备在产生时钟的同时向主机送出数据， 主机在PS2CLK信号的下降沿读取每个位 。 • 当PS2CLK频率为15kHz时，从PS2CLK(时钟脚) 的上升沿到数据位转变时间至少要5μs。数据变化 到PS2CLK(时钟脚)下降沿的时间至少也有5 μs， 但不能大于25 μs，这是由PS/2通讯协议的时序规 定的。（一般不用考虑，这由键盘或者鼠标产生）
单片机实现PS_2键盘的接口设计及模块化编程
本栏目责任编辑：谢媛媛开发研究与设计技术１ＰＳ／２通讯简述ＰＳ／２接口有４个有效管脚：电源地、５Ｖ、数据和时钟，见图１。
主机提供５Ｖ，并且外设的地连接到主机的电源地上。
数据和时钟都是集电极开路的。
ＰＳ／２外设履行一种双向同步串行协议。
换句话说，每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。
外设可以发送数据到主机而主机也可以发送数据到外设，但主机总是在总线上有优先权，它可以在任何时候抑制来自于外设的通讯，只要把时钟拉低即可。
２键盘构成及其硬件设计键盘由按键阵列和识键、通讯电路构成。
键盘按键构成的电路原理如图２。
按键设置在行列线交叉点上，行列线分别连接到按键开关的两端。
行线通过上拉电阻接到＋５Ｖ上。
平时无按键动作时，行线处于高电平状态，当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。
如果列线为低电平，则行线为低电平；如果列线为高电平，则行线也为高电平。
这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键。
图２键盘按键构成的电路原理本设计以ＡＴ８９Ｃ５２为例，对键盘按键阵列的扫描以及与ＰＣ机的通讯电路进行设计，见图３。
其中ＫＥＹ＿ＣＬＫ和ＫＥＹ＿ＤＡＴ对应ＰＳ／２接口的时钟线和数据线，负责键盘与ＰＣ机之间的通讯对话。
３模块化编程设计键盘程序需要按ＰＳ／２协议要求跟主机ＰＳ／２接口进行正常的通讯，同时对键盘按键进行扫描及去抖，并向主机发送按键相应的扫描码（包括通码和断码）。
其模块流程如图４。
３．１ＰＳ／２协议接口通讯模块主机和外设通过ＰＳ／２接口进行双向通讯。
从外设发送到主机的数据在时钟信号的下降沿（当时钟从高变到低的时候）被读取；从主机发送到外设的数据在上升沿（当时钟从低变到高的时候）被读取。
不管通讯的方向怎样，外设总是产生时钟信号。
图３键盘控制电路图３．１．１设备到主机的通讯过程当键盘想要发送数据时它首先检查时钟以确认它是否是高电平；如果不是，那么是主机抑制了通讯，设备必须缓冲任何要发送的数据，直到重新获得总线的控制权（键盘有１６字节的缓冲区）。
PS原理及信令
PS基本原理及流程TD网络体系结构TD PS域核心网SGSN：GPRS服务支持节点，为MS提供分组移动性管理、路由选择等功能；GGSN：GPRS网关支持节点，是UMTS PS域接入到外部数据网的网关。
在核心网PS域内，各GSN实体之间通过Gn/Gp接口相连，该接口是基于IP骨干网的接口；SGSN、GGSN和MSC/VLR、HLR、EIR、SMS实体之间的通信只涉及信令，这些实体之间的接口Gs、Gr、Gf、Gd、Gc都是基于SS7的接口；GGSN通过Gi接口与PDN互连，PDN不同，Gi接口也不同，PDN可以是或IP网。
PS 网元在网络中位置各种接口：Iu PS功能•RAB的建立、维护和释放管理•完成切换和SRNS的重定位•支持小区广播业务•一般的管理过程•用户信令管理•用户和CN之间传送NAS信令消息•支持位置业务•用户接入PS域IUPS协议栈SCCP：提供面向无连接及面向连接类业务。
SCTP：SCTP层（Simple Control Transmission Protocol）为简单控制传输协议层，该层协议主要参考IETF的Sigtran工作组开发的用于在IP网上传送不同信令协议的流控传输协议，主要实现信令流的控制功能；M3UA：M3UA层（MTP 3 user adapter layer）为MTP3用户适配层，它同样由IETF的Sigtran 工作组开发，用于将上层的信令适配成IP承载的信令。
GTP-U：作为面向PS域的用户数据承载。
控制面用来传送信令，这里的信令就是GMM/SM/SMS。
这是无线接入采用UTRAN时的协议栈。
在Uu接口，用RRC协议来承载信令，底层为无线的传输方式。
RRC：无线资源控制，Uu接口采用RRC协议传送信令；在Iu-PS接口，采用RANAP协议来承载信令，RANAP协议有采用SCCP协议来传输，底层采用宽带SS7或IP的方式。
因此，UTRAN不但要完成上层协议的转换，还要实现底层承载由无线的传输方式转换为A TM的信令承载方式。
PS-2接口原理
PS/2鼠标协议原理(中文)按照PS/2协议，移动时，鼠标会输出一组时钟和数据信号；而在静止时，时钟和数据信号将一直保持为逻辑高电平，表示处于空闲状态。
每次移动时，鼠标会向主机发送3个数据帧，每个数据帧11位，包括1个起始位“0”、8个数据位（低位在前）、1个奇校验位和一个结束位“1”，因此每次移动时，鼠标会向主机发送33位数据，其中第0、11和22位是起始位“0”，第10、21和32位是结束位“1”，如图5.7所示。
图5.7 PS/2鼠标的数据传送在图5.7 中，“Mouse status byte”、“X direction byte”和“Y direction byte”三个字节的数据是鼠标移动产生的相关数据，包括状态、X方向数据和Y方向数据。
按照PS/2协议，鼠标数据在时钟CLK的下降沿有效，而时钟CLK的频率要求在20KHz～30KHz之间。
基于PS/2协议的鼠标采用相对坐标的形式来追踪它的移动轨迹，如图5.8所示。
如果鼠标水平向右移动，则得到一个正的X值；否则，得到一个负的X值。
如果鼠标竖直向上移动，则得到一个正的Y值；否则，得到一个负的Y值。
使用“0”表示正值；而使用“1”表示负值。
在“Mouse status byte”数据字节中，XS和YS就表示了鼠标的移动方向。
图5.8 PS/2鼠标的相对坐标相对坐标中，X值和Y值表示了鼠标的移动速度，值越大表示鼠标的移动速度越大。
“Mouse status byte”数据字节中，XV和YV则标识鼠标的移动是否超出了范围，包括X方向和Y 方向。
如果超出了范围，则XV或YV置位为1。
“Mouse status byte”数据字节中，L和R 则分别表示鼠标的左键和右键，如果有键按下，则相应的L或R置位。
如果鼠标一直移动，则图 5.7所示的33个位的数据不停发送，重复周期约为50ms。
按照PS/2协议，移动时，鼠标会输出一组时钟和数据信号；而在静止时，时钟和数据信号将一直保持为逻辑高电平，表示处于空闲状态。
通信--各接口定义
A口：A接口是MSC/VLR/SSP与BSC之间的接口A接口定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）间的通信接口其物理连接通过2Mb/s数据/链路实现。
信号方式也采用开放互连结构，其第一、第二、第三层接口协议分别满足GSM建议书08.54、08.56、08.58的要求。
Abis接口为私有接口，即BTS和BSC的协议可以根据各设备商自行规定。
Gb口：Gb接口是SGSN和BSS间接口（在华为的GPRS系统中，Gb接口是SGSN和PCU 之间的接口），通过该接口SGSN完成同BSS系统、MS之间的通信，以完成分组数据传送、移动性管理、会话管理方面的功能。
该接口是GPRS组网的必选接口。
在目前的GPRS标准协议中，指定Gb接口采用帧中继作为底层的传输协议，SGSN同BSS 之间可以采用帧中继网进行通信，也可以采用点到点的帧中继连接进行通信。
C/D接口：C接口－移动交换中心MSC与HLR间的接口。
当建立呼叫时，MSC经此口从HLR中获取路由选择信息；当呼叫结束时，MSC 经此口向HLR发送计费信息，若此MSC为GMSC，而当地面固定交换网需要获取被呼移动台的位置信息以建立呼叫时，可通过GMSC向该被叫用户登记的HLR进行查询，并将结果信息传送给固定交换网。
IU接口：Iu接口负责核心网（CN）和RNC之间的信令交互。
Iub是RNC和NODE-B之间的接口，用来传输RNC和NODE-B之间的信令以及来自无线接口的数据。
Iub接口协议包括三层，无线网络层、传输网络层和物理层。
Iu-ps是指分组域的Iu接口，Iu-cs指电路域的接口。
Iu-bc接口是广播域的接口。
Iur接口是两个RNC之间的逻辑接口，用来传送RNC之间的控制信令和用户数据。
Iur接口协议栈包括三层：无线网络层、传输网络层和物理层。
Iu-csIu-CS的控制面协议栈包括RANAP，它构筑在宽带七号信令或IP信令之上。
从3GPP Release5版本开始，传输网络层提供了两个选项—ATM和IP。
PS2设备通信协议
电气特性
• PS/2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通 讯的两端通过Clock(时钟脚)同步，并通过 DATA(数据脚)交换数据。任何一方如果想抑制另 外一方通讯时，只需要把Clock(时钟脚)拉到低电 平。如果是PC机和PS/2键盘间的通讯，则PC机 必须做主机，也就是说，PC机可以抑制PS/2键 盘发送数据，而PS/2键盘则不会抑制PC机发送数 据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是３ ３kHz，大多数PS/2设备工作在10～20kHz。推 荐值在15kHz左右，也就是说，Clock(时钟脚)高、 低电平的持续时间都为40μs。每一数据帧包含 11～12个位，具体含义如表1所列。
PS2设备通信协议
时序图
PS2接口和协议
• 接口简介 • 1981年IBM推出了IBM PC/XT键盘及其接 口标准。 经过多年演变成６脚mini-DiN连 接器接口，封装上更小巧，用双向串行通 讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫 描码集，同时支持17个主机到键盘的命令。 现在，市面上的键盘都和PS/2及AT键盘兼 容
主机（即PC）到PS/2设备的传输
• 主机若想影响传输，必须能够控制总线时钟！对于 主机而言，控制PS/2总线有三种状态 状态 PS2D ATA 高 高 低 PS2 Note CLK 高 低 为了传输能够发送串 行数据到一位寄存器 高 输出端，控制器要求 PS2设备产生PTransmission Host Send Request
Ps2键盘
• 如果它发现有键被按下，释放或按住，键盘 将发送 扫描码的信息包到计算机。扫描码有 两种不同的类型 通码 和 断码 。当一个键被 按下或按住就发送通码，当一个键被释放就 发送断码。每个按键被分配了唯一的通码和 断码。这样主机通过查找唯一的扫描码就可 以测定是哪个按键。每个键一整套的通断码 组成了扫描码集，有三套标准的扫描码集分 别是第一套 第二套和第三套。 所有现代的 键盘默认使用第二套扫描码。
PS2接口通信协议解析
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PS/2 鼠送数据：
标准鼠标在初始化完成后以数据包的格式发送数据 下图为标准鼠标数据包，由三个比特的数据组成，每个比特以一个 上文介绍的数据帧的形式发送（即数据帧中的8个数据位），即一个 数据包由三个数据帧组成 数据包包括鼠标的位移情况，左、中、右键的点击信息
13
PS/2时钟信号的滤波
PS/2时钟信号存在毛刺，应对其进行滤波操作，以免影响接 口电路的稳定性 对时钟的滤波参考代码
该代码使用移位寄存器对时钟进行滤波操作。 设计滤波器时注意时钟接口为双向，只对输入时钟滤波
14
A
B
C
5
主机发送的数据帧结构
主机发送的数据帧结构（A 部分）
主机端：拉低时钟信号超过100us，然后释放时钟线并同时将数 据线拉低 鼠标端：检测到以上变化后开始发送时钟信号，并准备接受来自 主机的数据
A
6
主机发送的数据帧结构
主机发送的数据帧结构（B 部分）
鼠标端：发出时钟信号 主机端：根据鼠标发送的时钟信号发送8位数据位，1位奇 校验位及1位停止位（停止位为”1”）
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PS/2 鼠标通信流程
标准PS/2鼠标向主机发送的数据包的结构：
X movement为上一个数据包发送后鼠标在X方向上的位置变化绝对值 X sign bit 为上一个发送后鼠标在X方向上的位置变化值的符号 Y方向上的变化类似 Middle Btn、 Right Btn、 Left Btn记录了鼠标中、右、左三键的点击情况。 Y overflow, X overflow记录Y movement 、X movement是否有溢出
PS2键盘接口协议
PS2键盘接口协议2009-06-03 16:11一.电气特性PS/2 键盘接口为 6 针母插，外观为：上图为接口底座引脚图1DATA Key Data2n/c Not connected3GND Gnd4VCC Power , +5 VDC5CLK Clock6n/c Not connected二.数据格式1个起始位总是逻辑08个数据位（LSB）低位在前1个奇偶校验位奇校验1个停止位总是逻辑11个应答位仅用在主机对设备的通讯中表中，如果数据位中１的个数为偶数，校验位就为１；如果数据位中１的个数为奇数，校验位就为０；总之，数据位中１的个数加上校验位中１的个数总为奇数，因此总进行奇校验。
ps2设备的clock和data都是集电极开路的，平时都是高电平。
当ps2设备等待发送数据时，它首先检查clock是否为高。
如果为低，则认为PC抑制了通讯，此时它缓冲数据直到获得总线的控制权。
如果clock为高电平，ps2则开始向PC发送数据。
一般都是由ps2设备产生时钟信号。
发送按帧格式。
数据位在clock为高电平时准备好，在clock下降沿被PC读入。
数据从键盘/鼠标发送到主机或从主机发送到键盘/鼠标，时钟都是PS2设备产生.主机对时钟控制有优先权，即主机想发送控制指令给PS2设备时，可以拉低时钟线至少100μS，然后再下拉数据线，最后释放时钟线为高。
PS2设备的时钟线和数据线都是集电极开路的，容易实现拉低电平。
PC在时钟的下降沿读取数据.PS: ps2协议是现在大多数鼠标，键盘与PC通讯的标准协议，鼠标的通讯更为简单些，只是传送的数据内容不一样而已。
三.数据发送时序键盘接口时序(a) 键盘发送时序；(b) 键盘接收时序从ＰＳ／２向ＰＣ机发送一个字节可按照下面的步骤进行：(１)检测时钟线电平，如果时钟线为低，则延时５０μｓ；(２)检测判断时钟信号是否为高，为高，则向下执行，为低，则转到(１)；(３)检测数据线是否为高，如果为高则继续执行，如果为低，则放弃发送（此时ＰＣ机在向ＰＳ／２设备发送数据，所以ＰＳ／２设备要转移到接收程序处接收数据）；(４)延时２０μｓ（如果此时正在发送起始位，则应延时４０μｓ）；（５）输出起始位（０）到数据线上。
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Subnet
00000010 11111111 00000010
Host
10100000 11000000 10000000
255.255.255.192
中兴通讯学院
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一、 TCP/IP协议
•子网掩码练习
# Bits 16
源端口 号
16
目的端 口号
32
序列号
32
确认号
4
首部长度
6
保留
6
U A P R S F R C S S Y I G K H T N N
16
窗口
16
检验和
16
紧急指针
0 or 32
选项 数据... 数据
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• 不同系统之间只有对等实体之间才能进行通信，即 发送端的每层只同接收端相应“层”进行交谈 协议数据单元（PDU）：发送机上每层的消息发 送到接收机上的相应层 服务数据单元（SDU）：在同一机器上两层间传 送的消息 •在对等实体之间进行通信时，必须采用相同的协议 •数据单元在系统中各层之间传递时，需要有封装和 解封装的过程
Subnet Host
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一、 TCP/IP协议
• 带子网划分的编址
172.16.3.0
172.16.4.0
172.16.1.0
172.16.2.0
中兴通讯学院
Network 172.16.0.0
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这样一划分，一个A类网络就被划分成了256个子网，IP 地址的利用率就提高了。 请注意，不同子网之间的通信，和不同网络之间的通 请注意，不同子网之间的通信， 信一样，是需要经过路由器的。 信一样，是需要经过路由器的。
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Bits:
Class D:
中兴通讯学院
Multicast Group Multicast Group
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一、 TCP/IP协议
IP地址划分
8 bits 8 bits Host 8 bits Host Host 8 bits Host Host Host
• Class A: • Class B: • Class C: • Class D: • Class E:
中兴通讯学院
Network
Network Network
Network Network Network
Multicast Research
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255
1
255
8 9
255
16 17
255
24 25 32
Binary
11111111 11111111
128 64 32 16 8 4 2 1 128 64 32 16 8 4 2 1
11111111 11111111
128 64 32 16 8 4 2 1 128 64 32 16 8 4 2 1
Class A:
Bits:
Class B:
Bits:
10NNNNNN Network Range (128-191) 1 8 9 110NNNNN Network Range (192-223) 8 9 1 1110MMMM Multicast Group Range (224-239)
Class C:
一、 TCP/IP协议
•子网掩码练习答案
Address 172.16.2.10 10.6.24.20 10.30.36.12
Subnet Mask 255.255.255.0 255.255.240.0 255.255.255.0
Class B A A
Subnet 172.16.2.0 10.6.16.0 10.30.36.0
中兴通讯学院
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一、 TCP/IP协议
• TCP/IP：Transfer Control Protocol/Internet Protocol 传输控制/网际协议
• 抽象的分层模型 • 一组协议的组合 • 核心功能是寻址和路由选择（网络层的 IP协议 ） 以及传输控制（传输层的 TCP 、UDP ）
WBUB-010-1
WCDMA专题培训——
PS接口与协议
V0505
中兴通讯学院
3G课程团队
中兴通讯学院
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课程内容： •TCP/IP协议 •PS接口与协议介绍 •PS域组网相关技术介绍
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一、 TCP/IP协议
• 子网
为了缓解IP地址紧张，减少浪费，提出 “子网”的 概念。子网其实就是在主机地址中再划出几位作为 “子网地址 子网地址”。比如： 子网地址
0 0 网络地址，7bit 子网地址，8bit 主机地址，16bit 31
IP层
IP包 实际传输 实际物理网 络的帧
IP包
IP层
网络 接口层
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实际物理网 络的帧
网络 接口层
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一、 TCP/IP协议
• 传输层协议－ TCP
• 分割上层应用程序 • 建立端到端的连接 • 将数据段从一台主机传到另一台主机 •保证数据传送的可靠性
一、 TCP/IP协议
•子网掩码
子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分 以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域 网上，还是在远程网上。
Network
172. 16. 2.160 10101100 11111111 10101100 00010000 11111111 00010000
一、 TCP/IP协议
• 子网划分
172.16.2.200 172.16.3.1 E1 172.16.2.2 E0 172.16.2.1 172.16.3.100 172.16.3.5
172.16.2.160
172.16.3.150
172.16 Network
中兴通讯学院
.
2
.
160
New Routing Table Network Interface 172.16.2.0 172.16.3.0 E0 E1
一、 TCP/IP协议
• 协议类型字段
传输层 UDP 17 IP 协议号
TCP 6
网络层
• 决定目的地的上层协议类型
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一、 TCP/IP协议
• TCP/IP寻址
使用TCP/IP连接两个系统时，主机上的每个协议层直 接与另一台主机上相应层进行通信。每层使用其自己的 寻址方案： • • • • 应用层： 使用主机名 传输层： 使用端口号 网络层： 使用IP地址 网络接口层：使用MAC地址
应用层
HTTPS
DNS
SNMP
传输层 网络层 网络接口层
IP
TCP ARP
UDP RARP ATM Ethernet WLAN
Token Ring FDDI
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一、 TCP/IP协议
• 基本概念－分层
源 站 IP 地 址 目 的 站 IP 地 址
长度 可变
长 度 可 变 的 任 选 字 段 数 .;本文中的所有信息归中兴通讯股份有限公司所有，未经允许，不得外传>
一、 TCP/IP协议
IPv4地址 32 bits Dotted Decimal Maximum Network Host
Address 172.16.2.10 10.6.24.20 10.30.36.12
Subnet Mask 255.255.255.0 255.255.240.0 255.255.255.0
Class
Subnet
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一、 TCP/IP协议
• 基本概念－封装
•当信息向下传输时，每层的软件负责加上该层的报 头信息，这个概念称为“封装”
应用层 TCP层
用户数据 用户数据
应用层 TCP层
TCP段
TCP段
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一、 TCP/IP协议
• TCP/IP协议结构模型
TCP/IP
FTP
Internet协议簇
Telnet
SMTP HTTP