基于單片機的多計算機外設(shè)共享控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

0 引言

隨著電子設(shè)備技術(shù)不斷發(fā)展和產(chǎn)品功能不斷增加，一般情況下，產(chǎn)品功能通常需要多個計算機配合實現(xiàn)。另一方面，在產(chǎn)品設(shè)計過程中，為了提高產(chǎn)品的可靠性，計算機備份技術(shù)作為提高產(chǎn)品可靠性重要手段之一也越來越多被采用。在這種情況下，為了降低產(chǎn)品的復(fù)雜度，合理使用有限的空間，在具體產(chǎn)品設(shè)計時，往往只有單套計算機外設(shè)配給多套主機使用。此時，需要解決多個主機之間的顯示器、鍵盤和鼠標的動態(tài)切換問題。
而這一問題可以通過外設(shè)共享來解決，使用外設(shè)共享控制器，可實現(xiàn)雙主機或者多主機之間顯示器、鍵盤和鼠標的動態(tài)切換，從而實現(xiàn)有限資源的合理利用。

1 設(shè)計原理

1．1 外設(shè)共享控制器的功能介紹

按下外設(shè)共享控制器的主機1按鍵，外設(shè)顯示器和鍵盤、鼠標連接到主機1，同時主機1按鍵指示燈亮；按下主機2按鍵，外設(shè)顯示器和鍵盤、鼠標連接到主機2，同時主機2按鍵指示燈亮。外設(shè)共享控制器具有自動掃描功能，能夠監(jiān)測計算機的運行。主機1先啟動，則外設(shè)顯示器和鍵盤、鼠標連接到主機1，同時主機1按鍵指示燈亮；主機2先啟動，則外設(shè)顯示器和鍵盤、鼠標連接到主機2，同時主機2按鍵指示燈亮。另外，也可通過鍵盤上設(shè)定的熱鍵(連續(xù)按兩次Ctrl鍵)來控制鍵盤、鼠標、顯示器信號的切換。

1．2 PS／2、VGA接口介紹

外設(shè)共享控制器涉及的外設(shè)是鍵盤、鼠標和顯示器，接口類型分別是PS／2口、PS／2口和VGA口。PS／2鍵盤和鼠標履行一種雙向步串行協(xié)議。也就是說，每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時鐘線上發(fā)一個脈沖就被讀入。鍵盤／鼠標可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機，而主機也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備，但主機總是在總線上有優(yōu)先權(quán)，它可以在任何時候抑制來自于鍵盤／鼠標的通訊，只要把時鐘拉低即可。從鍵盤／鼠標發(fā)送到主機的數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿(CLK由高到低的時候)被讀??；從主機發(fā)送到鍵盤／鼠標的數(shù)據(jù)在上升沿(當時鐘從低變到高的時候)被讀取。不管通訊的方向怎樣，鍵盤／鼠標總是產(chǎn)生時鐘信號。一個PS／2設(shè)備的工作頻率推薦值為15kHz左右，這意味著時鐘應(yīng)該是高40μs低40μs。所有的數(shù)據(jù)位安排在一個字節(jié)中，每個字節(jié)為一幀，包含11～12個位。這些位為1個起始位0、8個數(shù)據(jù)位、1個校驗位、1個停止位和1個應(yīng)答位。常用的六芯插座布局及其定義見圖1。

VGA接口是一種COMS／TTL接口，15芯插座布局及其定義見圖2和表1。VGA信號本身不需要初始化，可直接進行切換。