CN104793758B - 一种基于soc fpga的接口自适应键鼠设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，其具体实现过程为：选用具有ARM硬核处理器系统的SoC FPGA作为数据或逻辑处理与控制单元，其中SoC FPGA上可编程逻辑部分进行PS2鼠标数据或经PS2与主机通信的处理与交互，ARM硬核处理器部分负责键盘矩阵扫描、数据处理或经USB与主机的通信；通过接口判断和检测，实现USB或PS2接口的自适应性。该基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法和现有技术相比，整体性能与兼容性大大提升，利用FPGA处理PS2数据，提高了数据的实时性，实现了键盘/鼠标上USB或PS2接口自适应功能，大大提高了设备的通用性、便携性，实用性强，易于推广。

Description

一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体地说是一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法。

背景技术

随着计算机的日益普及与广泛应用，个人日常工作或生活中都难以脱离计算机，作为与计算机交互的直接输入控制设备-键盘/鼠标已经成为各类计算机必不可少的配套设备，常见的键盘/鼠标主要有USB或PS2两种标准接口形式，每个键盘或鼠标只配备一种接口，设备通用性较差，而很多计算机已不再配备PS2接口，尤其对于一些便携式计算机，往往只配备USB接口；目前，市面上常见的键盘/鼠标主要有USB或PS2两种接口形式，且同一键盘或鼠标只具备一种接口，在实验室、测试基地或一些特殊场合通用性较差，常常会为找不到合适接口的键盘/鼠标而苦恼、而浪费时间。

基于此，现提供一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法。该方法基于SoCFPGA设计，SoC FPGA具有处理器能力强，体积小，功耗及成本低等优点，减小了嵌入式系统的电路板面积，同时提升了系统的整体性能，内部硬核处理系统与FPGA部分通过AMBA3.0AXI总线进行通信，大大提升了数据传输效率。这一新型处理器结构正在成为趋势，目前已在汽车、工业、视频监控、无线基础设施、计算机和存储等领域获得广泛应用。

发明内容

本发明的技术任务是针对在现有技术的不足，提供一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，具体过程为：选用具有ARM硬核处理器系统的SoC FPGA作为数据或逻辑处理与控制单元，其中SoC FPGA上可编程逻辑部分进行PS2鼠标数据或经PS2与主机通信的处理与交互，ARM硬核处理器部分负责键盘矩阵扫描、数据处理或经USB与主机的通信；通过接口判断和检测，实现USB或PS2接口的自适应性。

所述FPGA的ARM硬核处理器系统通过GPIO扫描键盘矩阵并完成相关处理工作，并负责键盘矩阵的扫描与数据处理，以及以USB接口连接时与主机的数据通通信；FPGA接收并处理PS2鼠标的数据信息，以及以PS2接口连接时与主机的数据的通信，SoC FPAG内部硬核处理器通过AMBA3.0 AXI总线与FPGA进行交互。

所述接口判断与检测过程为：系统上电后与主机间默认的通信方式为PS2，并断开USB的连接，SoC FPGA通过PS2键盘、PS2鼠标接口与主机进行通信，当通过PS2键盘或PS2鼠标有一路或两路均能与主机完成既定的通信时，则认为使用者所用连接方式为PS2；系统上电后，尝试几次通过PS2与主机进行通信失败后，默认为该连接方式为USB，自动切换到USB连接方式。

所述接口判断与检测完成后，SoC FPGA内的数据处理过程为：SoC FPGA判断与主机的连接方式后，当系统检测到与主机端的连接方式为USB时，硬核处理器将扫描并处理后的键盘矩阵数据及通过AMBA3.0 AXI总线获取的FPGA处理后的鼠标数据通过自身的USB接口发送给主机；当检测到与主机的连接方式为PS2时，硬核处理器将处理完的键盘数据信息传给FPGA，通过FPGA完成与主机端的PS2数据交互与处理。

所述FPGA与主机端的PS2数据交互处理过程为：FPGA接收到主机端PS2键盘数据后发送给处理器，经处理器处理后并将该键盘数据发送，接收到主机发送的鼠标数据后，FPGA直接将数据发送给鼠标。

所述系统检测到设备经PS2与主机连接后，不再检测USB连接状态，当用户同时连接了USB时，系统只通过PS2接口与主机进行通信。

当处理器上的USB控制器接收到主机端的数据时，如果是键盘数据则直接对键盘进行相应的控制，如果是鼠标数据将传FPGA，FPGA再完成与鼠标的通信。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明的一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法选用SoC FPGA做控制与处理器，整体性能与兼容性大大提升，利用FPGA处理PS2数据，提高了数据的实时性，实现了键盘/鼠标上USB或PS2接口自适应功能，大大提高了设备的通用性、便携性，实用性强，易于推广。

附图说明

附图1是本发明的硬件结构示意图。

附图2是本发明的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法作以下详细说明。

本发明公开了一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，选用Altera公司集成ARM硬核处理器系统与FPGA的SoC FPGA，通过内部硬核处理器及复杂可编程逻辑阵列，结合一定的接口判断机制，实现了键盘/鼠标上USB或PS2接口自适应功能，如附图1、图2所示，具体过程为：

选用具有ARM硬核处理器系统的SoC FPGA作为数据或逻辑处理与控制单元，其中SoC FPGA上可编程逻辑部分进行PS2鼠标数据或经PS2与主机通信的处理与交互，ARM硬核处理器部分负责键盘矩阵扫描、数据处理或经USB与主机的通信；通过接口判断和检测，实现USB或PS2接口的自适应性。

所述FPGA的ARM硬核处理器系统通过GPIO扫描键盘矩阵并完成相关处理工作，并负责键盘矩阵的扫描与数据处理，以及以USB接口连接时与主机的数据通通信；FPGA接收并处理PS2鼠标的数据信息，以及以PS2接口连接时与主机的数据的通信，SoC FPAG内部硬核处理器通过AMBA3.0 AXI总线与FPGA进行交互。

如图1所示，SoC FPGA的硬核处理器部分负责键盘矩阵的扫描与数据处理，以及以USB接口连接时与主机的数据通通信；FPGA部分负责PS2鼠标数据的采集，以及以PS2接口连接时与主机的数据的通信，SoC FPAG内部硬核处理器通过AMBA3.0 AXI总线与FPGA进行交互。

考虑到USB设备支持热拔插功能，系统上电后与主机间默认的通信方式为PS2，并断开USB的连接，SoC FPGA将尝试通过PS2键盘、PS2鼠标接口与主机进行通信，如果通过PS2键盘或PS2鼠标有一路或两路均能与主机完成既定的通信则认为使用者所用连接方式为PS2，硬核处理器将扫描到的键盘数据通过AMBA3.0 AXI总线传到FPGA，随后FPGA将接收到的PS2鼠标或键盘数据发送给主机；FPGA接收到主机端PS2键盘数据后将发送给处理器，经处理后发送给键盘矩阵，接收到主机发送的鼠标数据后，FPGA处理后直接将数据发送给鼠标。系统检测到设备经PS2与主机连接后，将不再检测USB连接状态，此时如果用户同时连接了USB，系统将只通过PS2接口与主机进行通信，不影响设备的正常使用。

系统上电后，尝试几次通过PS2与主机进行通信失败后，将自动切换到USB连接方式，硬核处理器将扫描并处理后的键盘矩阵数据及通过AMBA3.0 AXI总线获取的FPGA端的鼠标数据，通过自身的USB接口发送给主机；当处理器上的USB控制器接收到主机端的数据时，如果是键盘数据则直接对键盘进行相应的控制，如果是鼠标数据将传FPGA，FPGA再完成与鼠标的通信。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，其特征在于，具体过程为，选用具有ARM硬核处理器系统的SoC FPGA作为数据或逻辑处理与控制单元，其中SoC FPGA上可编程逻辑部分进行PS2鼠标数据或经PS2与主机通信的处理与交互，ARM硬核处理器部分负责键盘矩阵扫描、数据处理或经USB与主机的通信；通过接口判断和检测，实现USB或PS2接口的自适应性；

所述接口判断与检测过程为：系统上电后与主机间默认的通信方式为PS2，并断开USB的连接，SoC FPGA通过PS2键盘、PS2鼠标接口与主机进行通信，当通过PS2键盘或PS2鼠标有一路或两路均能与主机完成既定的通信时，则认为使用者所用连接方式为PS2；系统上电后，尝试几次通过PS2与主机进行通信失败后，默认为该连接方式为USB，自动切换到USB连接方式；

所述接口判断与检测完成后，SoC FPGA内的数据处理过程为：SoC FPGA判断与主机的连接方式后，当系统检测到与主机端的连接方式为USB时，硬核处理器将扫描并处理后的键盘矩阵数据及通过AMBA3.0 AXI总线获取的FPGA处理后的鼠标数据通过自身的USB接口发送给主机；当检测到与主机的连接方式为PS2时，硬核处理器将处理完的键盘数据信息传给FPGA，通过FPGA完成与主机端的PS2数据交互与处理；

所述FPGA与主机端的PS2数据交互处理过程为：FPGA接收到主机端PS2键盘数据后发送给处理器，经处理器处理后并将该键盘数据发送，接收到主机发送的鼠标数据后，FPGA直接将数据发送给鼠标。

2.根据权利要求1所述的一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，其特征在于，所述FPGA的ARM硬核处理器系统通过GPIO扫描键盘矩阵并完成相关处理工作，并负责键盘矩阵的扫描与数据处理，以及以USB接口连接时与主机的数据通信；FPGA接收并处理PS2鼠标的数据信息，以及以PS2接口连接时与主机的数据的通信，SoCFPAG内部硬核处理器通过AMBA3.0 AXI总线与FPGA进行交互。

3.根据权利要求1所述的一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，其特征在于，所述系统检测到设备经PS2与主机连接后，不再检测USB连接状态，当用户同时连接了USB时，系统只通过PS2接口与主机进行通信。

4.根据权利要求3所述的一种基于SOC FPGA的接口自适应键鼠设计方法，其特征在于，当处理器上的USB控制器接收到主机端的数据时，如果是键盘数据则直接对键盘进行相应的控制，如果是鼠标数据先传送给FPGA，FPGA再完成与鼠标的通信。