基于單片機的多計算機外設共享控制器的設計與實(shí)現

1．3 外設共享控制器的設計原理

外設共享控制器的原理見(jiàn)圖3，設計采用ATMEL公司的AT89S8252單片機，它擁有8k flash存儲區、256×8位RAM。AT89S8252自帶EEPRO-M，且其P0、P1、P2、P3均可作為I／O口使用。在本設計中，鍵盤(pán)鼠標等PS／2口的切換主要是通過(guò)雙刀雙擲繼電器實(shí)現，顯示的R、G、B信號主要通過(guò)AD8183芯片完成信號切換，H、V信號通過(guò)54LS157芯片完成信號切換。為保證顯示信號切換的一致性，通過(guò)一個(gè)雙刀雙擲繼電器對AD8183和54LS157進(jìn)行統一控制。本文為兩臺計算機設計一套鍵盤(pán)鼠標共享電路，計算機數量多時(shí)，情形類(lèi)似。

2 設計買(mǎi)現

外設共享控制器需要解決計算機啟動(dòng)對外設(PS／2、VGA)初始化，并在計算機啟動(dòng)完成后，控制信號的動(dòng)態(tài)切換。共分為硬件設計和軟件設計。

2．1 硬件設計

單片機U1的P1口接鍵盤(pán)K0、鼠標M0的時(shí)鐘、數據線(xiàn)；P0口接計算機的鍵盤(pán)鼠標信號線(xiàn)，即：PCI的時(shí)鐘線(xiàn)kbclk1、mselk1，數據線(xiàn)kbda-ta1、msdata1，PC2的時(shí)鐘線(xiàn)kbclk2、msclk2，數據線(xiàn)kbdata2，msdata2；P2口用來(lái)控制計算機間的切換。
計算機啟動(dòng)時(shí)，P0口的時(shí)鐘、數據線(xiàn)被拉高和拉低，單片機檢測這些狀態(tài)，并根據PS／2協(xié)議讀出這些發(fā)來(lái)的命令。然后把這些命令直接發(fā)送給鍵盤(pán)K0。K0應答計算機的命令，單片機把這些應答數據轉發(fā)給計算機。對于后臺計算機，單片機直接回應這些計算機發(fā)來(lái)的命令。鼠標和計算機間的聯(lián)系和鍵盤(pán)相同。

習慣上，指定其中一臺計算機設為前臺計算機，單片機轉發(fā)這臺計算機的命令、數據給鍵盤(pán)。當這臺計算機沒(méi)有接入時(shí)，單片機自動(dòng)指定另一臺為前臺計算機。
單片機的P2口外接一瞬態(tài)開(kāi)關(guān)，當開(kāi)關(guān)按下時(shí)，單片機接受一個(gè)脈沖，于是就把當前的前臺計算機和后臺計算機進(jìn)行互換。并放置指示燈指示對應計算機的狀態(tài)。
顯示信號分R、G、B信號，H、V信號。前三個(gè)信號為模擬信號，用AD8183芯片控制，在這個(gè)片子的輸入輸出端要力175Ω的匹配電阻，并且這個(gè)片子需要5V電源供電。輸出選擇端在U2的223腳SEL，當SEL端接地時(shí)，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的數據選擇器，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(gè)片子的選擇端接到一個(gè)雙刀雙擲繼電器，對AD8183和154LS15 7進(jìn)行統一控制。

2．2 軟件設計

計算機啟動(dòng)時(shí)，運行BIOS，檢測主板和各種外部硬件設備，識別其設備類(lèi)型，并對它們進(jìn)行初始化。當檢測鍵盤(pán)時(shí)，如果掃描不到，且計算機在BIOS中設置PostBehavior->keyboard Errors->Report，計算機就會(huì )停止初始化，顯示出錯信息；否則，認為鍵盤(pán)不存在，跳過(guò)該設
備，計算機初始化結束后該設備不能用。當多臺計算機與一個(gè)鍵盤(pán)相連時(shí)，必須給沒(méi)有與鍵盤(pán)物理連接的計算機建立虛擬的鍵盤(pán)。這個(gè)虛擬外設能夠完成與計算機的數據交換，幫助計算機順利通過(guò)BIOS檢測。同樣，對于鼠標，也必須建立虛擬鼠標使計算機通過(guò)BIOS檢測。虛擬鍵盤(pán)和虛擬鼠標這些虛擬外設，在計算機給出命令時(shí)，應答命令，使計算機確信該外設存在。
BIOS檢測完成后，計算機進(jìn)入系統初始化過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，操作系統要對外部設備的具體參數進(jìn)行設置。鍵盤(pán)要設置機打速率／延遲(typematic rate／delay)；鼠標要設置采樣率(sample rate)，讀取設備類(lèi)型(不同類(lèi)型的鼠標有不同的ID)，設置分辨率(resolution，設置為每mm多少個(gè)計數點(diǎn)counts／mm)，比例(scaling)，設置數據報告禁止／允許。同樣，對于計算機必須建立虛擬外設，使系統確認外設存在，以通過(guò)初始化。
當上述過(guò)程完成后，系統就順利通過(guò)了初始化。顯示器顯示一臺計算機的畫(huà)面，該畫(huà)面對應的計算機稱(chēng)為前臺計算機，不被顯示畫(huà)面的計算機為后臺計算機。按下共享控制器上的切換按鈕，外設選擇一后臺計算機，把其置前成為前臺計算機，此時(shí)，顯示器顯示該計算機的畫(huà)面，鍵盤(pán)鼠標響應該計算機。原先的前臺計算機變?yōu)楹笈_工作。