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)

1．3 外設(shè)共享控制器的設(shè)計原理

外設(shè)共享控制器的原理見圖3，設(shè)計采用ATMEL公司的AT89S8252單片機，它擁有8k flash存儲區(qū)、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(shè)計中，鍵盤鼠標(biāo)等PS／2口的切換主要是通過雙刀雙擲繼電器實現(xiàn)，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(jìn)行統(tǒng)一控制。本文為兩臺計算機設(shè)計一套鍵盤鼠標(biāo)共享電路，計算機數(shù)量多時，情形類似。

2 設(shè)計買現(xiàn)

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

2．1 硬件設(shè)計

單片機U1的P1口接鍵盤K0、鼠標(biāo)M0的時鐘、數(shù)據(jù)線；P0口接計算機的鍵盤鼠標(biāo)信號線，即：PCI的時鐘線kbclk1、mselk1，數(shù)據(jù)線kbda-ta1、msdata1，PC2的時鐘線kbclk2、msclk2，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線被拉高和拉低，單片機檢測這些狀態(tài)，并根據(jù)PS／2協(xié)議讀出這些發(fā)來的命令。然后把這些命令直接發(fā)送給鍵盤K0。K0應(yīng)答計算機的命令，單片機把這些應(yīng)答數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給計算機。對于后臺計算機，單片機直接回應(yīng)這些計算機發(fā)來的命令。鼠標(biāo)和計算機間的聯(lián)系和鍵盤相同。

習(xí)慣上，指定其中一臺計算機設(shè)為前臺計算機，單片機轉(zhuǎn)發(fā)這臺計算機的命令、數(shù)據(jù)給鍵盤。當(dāng)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(tài)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時，單片機接受一個脈沖，于是就把當(dāng)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(yīng)計算機的狀態(tài)。
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(dāng)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(shù)據(jù)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(jìn)行統(tǒng)一控制。

2．2 軟件設(shè)計

計算機啟動時，運行BIOS，檢測主板和各種外部硬件設(shè)備，識別其設(shè)備類型，并對它們進(jìn)行初始化。當(dāng)檢測鍵盤時，如果掃描不到，且計算機在BIOS中設(shè)置PostBehavior->keyboard Errors->Report，計算機就會停止初始化，顯示出錯信息；否則，認(rèn)為鍵盤不存在，跳過該設(shè)
備，計算機初始化結(jié)束后該設(shè)備不能用。當(dāng)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(shè)能夠完成與計算機的數(shù)據(jù)交換，幫助計算機順利通過BIOS檢測。同樣，對于鼠標(biāo)，也必須建立虛擬鼠標(biāo)使計算機通過BIOS檢測。虛擬鍵盤和虛擬鼠標(biāo)這些虛擬外設(shè)，在計算機給出命令時，應(yīng)答命令，使計算機確信該外設(shè)存在。
BIOS檢測完成后，計算機進(jìn)入系統(tǒng)初始化過程。在這個過程中，操作系統(tǒng)要對外部設(shè)備的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。鍵盤要設(shè)置機打速率／延遲(typematic rate／delay)；鼠標(biāo)要設(shè)置采樣率(sample rate)，讀取設(shè)備類型(不同類型的鼠標(biāo)有不同的ID)，設(shè)置分辨率(resolution，設(shè)置為每mm多少個計數(shù)點counts／mm)，比例(scaling)，設(shè)置數(shù)據(jù)報告禁止／允許。同樣，對于計算機必須建立虛擬外設(shè)，使系統(tǒng)確認(rèn)外設(shè)存在，以通過初始化。
當(dāng)上述過程完成后，系統(tǒng)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(yīng)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(shè)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(biāo)響應(yīng)該計算機。原先的前臺計算機變?yōu)楹笈_工作。