基于單片機的多計算機外設共享控制器的設計與實現

0 引言

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

1 設計原理

1．1 外設共享控制器的功能介紹

按下外設共享控制器的主機1按鍵，外設顯示器和鍵盤、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。外設共享控制器具有自動掃描功能，能夠監測計算機的運行。主機1先啟動，則外設顯示器和鍵盤、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，也可通過鍵盤上設定的熱鍵(連續按兩次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

外設共享控制器涉及的外設是鍵盤、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議。也就是說，每次數據線上發送一位數據并且每在時鐘線上發一個脈沖就被讀入。鍵盤／鼠標可以發送數據到主機，而主機也可以發送數據到設備，但主機總是在總線上有優先權，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／鼠標發送到主機的數據在時鐘的下降沿(CLK由高到低的時候)被讀取；從主機發送到鍵盤／鼠標的數據在上升沿(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／鼠標總是產生時鐘信號。一個PS／2設備的工作頻率推薦值為15kHz左右，這意味著時鐘應該是高40μs低40μs。所有的數據位安排在一個字節中，每個字節為一幀，包含11～12個位。這些位為1個起始位0、8個數據位、1個校驗位、1個停止位和1個應答位。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。