Teclado Ps2 CON FPGA
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Universidad de las Fuerzas Armadas. Teclado PS2
Diseo de VLSI
TECLADO PS2 I. Altamirano, A. Amores, J. Escobar, A. Martnez
Universidad de las Fuerzas Armadas
Sangolqu, Ecuador
Resumen En este articulo se muestra el desarrollo
de una aplicacin en VHDL por medio de un tarjeta
FPGA ESPARTAN 3E que permita el ingreso de
informacin de un teclado de computadora PS2 y que
la informacin se despliegue en un grupo 5 displays de
7 segmentos.
Palabras clavesTeclado PS2, displays 7 segmentos,
VHDL.
I. INTRODUCCIN
Con el paso de los aos la industria ha tenido una gran
evolucin en el desarrollo de sistemas digitales; desde
computadoras personales, sistemas de audio y vdeo hasta
dispositivos de alta velocidad para las comunicaciones.
Esto ha sido posible por la ejecucin de herramientas de
diseo asistidos por computadora.
Adems de facilitar el trabajo, el uso de herramientas
programadas por computador tambin acelera los
procesos de diseo. Esta situacin condujo a adoptar
nuevas metodologas para el diseo y evaluacin de los
circuitos electrnicos
II. ESTADO DEL ARTE
- En la actualidad los teclados con conexin PS-2 ya
no se utilizan. Pues la aparicin de nuevas tecnologas
inalmbricas ha permitido la aparicin de teclados
inalmbricos como el Teclado Logitech Keys-To-Go para
iOS el cual fue lanzado por la marca Suiza
Logitech.Utiliza un tipo de tecnologa FabricSkin el cual
repele los lquidos.
Se conecta al ordenador mediante Bluetooth.
Ilustracin 1 Teclado Logitech Keys-To-Go
Fecha de Publicacin: 28 de oct 2014
En lo que se refiere a perifricos de entrada que
anteriormente igual utilizaban conectores de tipo PS2, se
puede determinar que la innovacin en estos perifricos se
lo ha realizado de forma externa, mas no se han hecho
avances ms all de la parte esttica de estos dispositivos.
La tecnologa usada es la USB para conectarlo al
ordenador.
- El Thermaltake Cyclone es un mouse que posee un
ventilador, y est orientado a los usuarios que pasan horas
jugando en el ordenador
Ilustracin 2 El Thermaltake Cyclone
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Diseo de VLSI
- ANALIZADOR DE PROTOCOLO
RS-232FPGANIOS II
Este es un estudio que pretende capturar y analizar las
tramas que se intercambian entre dos dispositivos que se
comunican usando el protocolo de comunicacin serial
RS-232.
La informacin capturada se muestra en una
Computadora Personal o en un Dispositivo Mvil con
Sistema Operativo Android; esto permite entender e
interpretar el funcionamiento del protocolo antes
mencionado, adems ayuda en la tarea de detectar y
resolver problemas relacionados con este tipo de
comunicacin.
Esta herramienta tiene la capacidad de detectar los
parmetros de configuracin de la comunicacin RS-232
que recolecta las tramas de forma correcta. Para esto se
desarroll un Sistema Embebido basado en el
Microprocesador NIOS II el cual fue implementado en la
tarjeta de desarrollo y educacin DE0 nano de Terasic
Inc., cuyo componte principal es la FPGA
EP4CE22F17C6N de la familia Cyclone IV E de Altera.
Fecha de publicacin: 21 de feb 2014
III. DESARROLLO DEL ARTCULO
A. Teclado PS2
El teclado PS2 tiene un mapa de teclas a las que asigna
un cdigo, de uno o dos bytes, para cada una de ellas y
que son los cdigos que nos va a transmitir para
indicarnos que se est pulsando una tecla determinada. A
estos cdigos les vamos a llamar cdigos de rastreo de
teclado
El teclado PS2 enva el cdigo de rastreo asociado a
una tecla al ser sta pulsada, tantas veces como sea
necesario si se mantiene pulsada con una cadencia tal
como indique su tiempo de repeticin, que es
programable, y el mismo cdigo de rastreo con el prefijo
del byte F0h al ser soltada, tambin conocido como Break
Code
Ilustracin 3. Caractersticas Teclado PS2
B. Interfaz del Puerto PS2
Ilustracin 4. Interfaz del Puerto PS2
Una de las partes ms importantes para entender el
funcionamiento de un teclado PS2,es llamada el cdigo de
rastreo, existen 3 tipos de clave para la comunicacin en
un teclado PS2
1. Cuando se pulsa una tecla (Make Code) 2. Cuando se suelta la tecla (Break Code) 3. Cuando se mantiene pulsada (Typematic )
C. Comunicacin del Puerto PS2
Ilustracin 5. Interfaz del Puerto PS2
Interfaz compatible tanto para
teclado como para mouse
Contiene 2 cables uno
para los datos y otro para la informacion
de reloj
El paquete que se
transmite tiene 8 bits de datos, uno de paridad impar
y un bit de parada
La comunicacion
es bidireccional
Lineas de datos y de reloj
Incluyeconexiones para
energia (Vcc y tierra)
Potencia suministrada por
el host (5 V)
Teclados y Mouse actuales pueden trabajar con 3.3 V
Los puertos de entrada y salida de la FPGA
soportan entradas de 5V
Los datos son transmitidos en un flujo serie y su formato es similar a la de
un UART
El puerto PS2 se comunica con su host a
traves de paquetes
A diferencia del UART la informacion de reloj se lleva en una senal separada
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D. Protocolo de comunicacin PS2
El teclado PS/2 se comunica mediante un Protocolo
Serie Sncrono. Utiliza, por lo tanto, una seal de Clock
que ndica cuando estn disponibles los correspondientes
bits en la seal de Data.
En reposo la seal de Clock est a nivel alto; a cada
pulso a nivel bajo corresponde un pulso a nivel alto o bajo
en la seal de Data, que se traducen respectivamente
como bits 0 1 del dato a transmitir.
La trama completa se compone de 11 bits. Siendo el
primero un bit de Start, a continuacin los 8 bits del Dato
a transmitir envindose primero el LSB ( bit menos
significativo), el dcimo es el de paridad (usa la Impar, u
Odd en Ingls) y por ltimo un bit de ACK o Stop.
E. Procedimiento
a. Divisor de Frecuencia
Ilustracin 6. Divisor de frecuencia
En este bloque se crea una frecuencia de 200 Hz, la
cual se ocupara en el barrido de los displays, ya que a esta
frecuencia es imperceptible para el ojo humano notar el
barrido de la seal.
La seal de entrada es tomada del reloj de la tarjeta y la
seal de salida es enviada al bloque de decodificacin, en
el cual se incluye el barrido.
b. Teclado PS2
Ilustracin 7. Teclado PS2
Es necesario utilizar la seal de reloj de la tarjeta, ya
que esta trabaja a 50MHz y servira para el sistema anti-
rebotes, el cual se utilizara en la seal de datos y de reloj
recividos desde el teclado a traves del puerto ps2, que
permite obtener los datos de una forma adecuada.
Dentro de este bloque se sincroniza la seal de reloj
del sistema con la obtenida del teclado, para que los datos
tomados del puerto ps2 se puedan procesar como un
vector 8 bits, los que sern usados en el bloque de
decodificacin, adems de generar una flag que nos indica
el momento en el que existe un nuevo dato en el bus de
datos.
c. Decodificador
Ilustracin 8. Decodificador
La seal de reloj utilizada trabaja a 200 Hz, que fue
generada anteriormente en el bloque de divisor de
frecuencia, el bus de datos son tomados de bloque de
teclado, asi como la bandera de dato nuevo.
Primero, el vector de entrada debe ser decodificado para
poder ser mostrado en displays. Despus se guarda en un
arreglo los datos ya decodificados para poder mostrarlos
en varios displays, para lo cual se generara un barrido que
permite visualizar 4 datos simultneos.
III. ANALISIS DE RESULTADOS
En el proyecto logramos visualizar el funcionamiento
del envo de datos del teclado de computadora con puerto
PS2 hacia nuestra tarjeta FPGA, y estos datos sern
muestreados en un 4 displays usando barrido de datos.
Al ir tecleando los nmeros del 0 al 9 o letras de la A a
la F, estas aparecern en los displays.
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Ilustracin 9. Tarjeta Modular FPGA
Ilustracin 10. Conexin de la tarjeta con sus respectivos elementos
Ilustracin 11. Funcionamiento de teclado y tarjeta
IV. CONCLUSIONES
Para realizar la implementacin fsica del
circuito se debe tomar en cuenta una adecuada
seal de reloj con el fin de realizar un correcto
barrido en los displays y tener una buena lectura
de la informacin resultante.
Las tarjetas FPGA son eficaces para la implementacin de algoritmos o el prototipo de
de circuitos y sistemas digitales, sumado a la
ventaja de emplear lenguajes de alto nivel en la
especificacin de los diseos. Al contar con un
puerto ps2 incluido, se ampla la gama de
aplicaciones que con estos dispositivos pueden
desarrollarse
El puerto ps2 es bidireccional y posee dos cables para la comunicacin el primero es para la
transmisin de datos por medio de una corriente
en serie y el segundo cable es para la
informacin de reloj.
Se visualiz el correcto funcionamiento de envio de datos del teclado de computadora hacia la
tarjeta FPGA mostrando los datos enviados en 4
displays conectados externamente.
V. REFERENCIAS
Banks, J. (n.d.). The Spartan-3E Tutorial 2: Introduction to using the PicoBlaze
Microcontroller. Retrieved from
http://eprints.qut.edu.au/55385/1/Spartan3E_Tut
orial_2.pdf
Borensztejn, D. P. (n.d.). Retrieved from http://www.dc.uba.ar/materias/disfpga/2013/c1/d
escargas/PicoBlaze.pdf.
C., G. (n.d.). Retrieved from http://ocw.uc3m.es/tecnologia-
electronica/sistemas-embebidos-basados-en-
fpgas-para-instrumentacion/material-de-clase-
1/picoblaze
Chapman, K. (2006). Amplifier and A/D Converter Control. Retrieved from
http://www.eng.utah.edu/~cs3710/xilinx-
docs/examples/s3esk_picoblaze_amplifier_and_a
dc_control.pdf
J.I.Escudero, M. F. (n.d.). Retrieved from http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Te
ma%208.%20Convertidores%20A-D.pdf
Xilinx. (n.d.). Retrieved from http://www.xilinx.com/support/documentation/ip
_documentation/ug129.pdf
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VI. BIOGRAFAS
Andres Esteban Amores Heredia
Naci el 20 de mayo de 1990.
Realiz sus estudios primarios en
la escuela Benjamin Franklin.
Estudios secundarios en el colegio
Holgate high school, donde
adquiri el ttulo de bachiller en
ciencias generales. Actualmente se encuentra
estudiando en la universidad de las fuerzas armadas
ESPE la carrera de Ingeniera en Electrnica y
Telecomunicaciones
John Jairo Escobar
Guanochanga Naci en Quito el
14 de Diciembre de 1990. Estudio
en la primaria en el la Escuela
Humberto Toscano Mateus. La
secundaria en el Instituto
Tecnolgico Superior SUCRE
gradundose con el ttulo de bachiller en Electrnica.
Actualmente se encuentra cursando sptimo
semestre de la carrera de Ingeniera Electrnica
en Automatizacin y Control en la Universidad
de las Fuerzas Armadas (ESPE).
Jos Andrs Martnez Naci el
22 de Septiembre de 1990, lugar
de nacimiento Tulcn. Estudios
primarios realizados en la escuela
Cristbal Coln, estudios
secundarios realizados en el
Instituto Tecnolgico Vicente
Fierro en donde adquiri el ttulo de Bachiller
tcnico en Electrnica. Actualmente se encuentra
estudiando en la Universidad de las Fuerzas
Armadas ESPE la carrera de Ingeniera en
Electrnica y Telecomunicaciones.
Edwin Ivan Altamirano
Chingay Naci el 2 de Junio de
1991, lugar de nacimiento Quito.
Realiz sus estudios primarios
en la escuela Rosario del
Alczar, estudios secundarios
realizados en el colegio
Experimental Sebastin de Benalczar en donde
adquiri el ttulo de Bachiller Fsico Matemtico.
Actualmente se encuentra estudiando en la
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE la carrera
de Ingeniera en Electrnica Automatizacin y
Control.
