基于單片機的多計算機外設共享控制器的設計與實現

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，鍵盤鼠標等PS／2口的切換主要是通過雙刀雙擲繼電器實現，顯示的R、G、B信號主要通過AD8183芯片完成信號切換，H、V信號通過54LS157芯片完成信號切換。為保證顯示信號切換的一致性，通過一個雙刀雙擲繼電器對AD8183和54LS157進行統一控制。本文為兩臺計算機設計一套鍵盤鼠標共享電路，計算機數量多時，情形類似。

2 設計買現

外設共享控制器需要解決計算機啟動對外設(PS／2、VGA)初始化，并在計算機啟動完成后，控制信號的動態切換。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K0、鼠標M0的時鐘、數據線；P0口接計算機的鍵盤鼠標信號線，即：PCI的時鐘線kbclk1、mselk1，數據線kbda-ta1、msdata1，PC2的時鐘線kbclk2、msclk2，數據線kbdata2，msdata2；P2口用來控制計算機間的切換。
計算機啟動時，P0口的時鐘、數據線被拉高和拉低，單片機檢測這些狀態，并根據PS／2協議讀出這些發來的命令。然后把這些命令直接發送給鍵盤K0。K0應答計算機的命令，單片機把這些應答數據轉發給計算機。對于后臺計算機，單片機直接回應這些計算機發來的命令。鼠標和計算機間的聯系和鍵盤相同。

習慣上，指定其中一臺計算機設為前臺計算機，單片機轉發這臺計算機的命令、數據給鍵盤。當這臺計算機沒有接入時，單片機自動指定另一臺為前臺計算機。
單片機的P2口外接一瞬態開關，當開關按下時，單片機接受一個脈沖，于是就把當前的前臺計算機和后臺計算機進行互換。并放置指示燈指示對應計算機的狀態。
顯示信號分R、G、B信號，H、V信號。前三個信號為模擬信號，用AD8183芯片控制，在這個片子的輸入輸出端要力175Ω的匹配電阻，并且這個片子需要5V電源供電。輸出選擇端在U2的223腳SEL，當SEL端接地時，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。這兩個片子的選擇端接到一個雙刀雙擲繼電器，對AD8183和154LS15 7進行統一控制。

2．2 軟件設計

計算機啟動時，運行BIOS，檢測主板和各種外部硬件設備，識別其設備類型，并對它們進行初始化。當檢測鍵盤時，如果掃描不到，且計算機在BIOS中設置PostBehavior->keyboard Errors->Report，計算機就會停止初始化，顯示出錯信息；否則，認為鍵盤不存在，跳過該設
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鍵盤相連時，必須給沒有與鍵盤物理連接的計算機建立虛擬的鍵盤。這個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BIOS檢測。同樣，對于鼠標，也必須建立虛擬鼠標使計算機通過BIOS檢測。虛擬鍵盤和虛擬鼠標這些虛擬外設，在計算機給出命令時，應答命令，使計算機確信該外設存在。
BIOS檢測完成后，計算機進入系統初始化過程。在這個過程中，操作系統要對外部設備的具體參數進行設置。鍵盤要設置機打速率／延遲(typematic rate／delay)；鼠標要設置采樣率(sample rate)，讀取設備類型(不同類型的鼠標有不同的ID)，設置分辨率(resolution，設置為每mm多少個計數點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，以通過初始化。
當上述過程完成后，系統就順利通過了初始化。顯示器顯示一臺計算機的畫面，該畫面對應的計算機稱為前臺計算機，不被顯示畫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，顯示器顯示該計算機的畫面，鍵盤鼠標響應該計算機。原先的前臺計算機變為后臺工作。