PS/2コントローラでキーボードやマウスを接続する

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PS/2コントローラでキーボードやマウスを接続する
横溝憲治
Kenji Yokomizo
キーボードやマウスは USB 接続タイプのものが一般的ですが，「FPGA にてっとり早くキーボードやマウスをつなげたい！」と
いった場合は，USB よりも制御が簡単な PS/2 を使うのも有効です．USB に切り替わったとはいえ PC ショップを探せば，PS/2
接続のキーボードやマウスもまだまだ入手可能です．そこでここでは FPGA に PS/2 コントローラを実装し，キーボードやマウス
を接続してみます．
1
PS/2 インターフェースの概要
● PS/2 とは
PS/2 ポートは IBM の PS/2 パソコンに用意された
キーボードおよびマウス用のインターフェースです．
PC/AT 互換機に装備されていたので，キーボードと
マウスの標準的な接続方法として使われてきました．
図 1 は PS/2 ポートと FPGA の接続図です．信号は
Vcc ，GND，CLK，DATA の 4 本があり，通信として
使う信号は CLK と DATA です．
● PS/2 ポートのプロトコル
CLK と DATA はオープン・コレクタ信号でホスト，
デバイスのいずれかが“L”レベルを出力すると信号が
“L”レベルになり，どちらも“L”レベルを出力しない
場合はハイ・インピーダンス（以降 Hi-Z）となり，プ
ルアップ抵抗によって“H”レベルになります．
通信の状態は CLK と DATA の信号レベルで決まり
ます．CLK=“H”，DATA=“H”はアイドル状態，
CLK=“L”，DATA=“H”で通信禁止，CLK=“H”，
DATA=“L”で送信要求になります．ホストからデバ
イスへの送信パケットは 12 ビットで構成されスター
ト（1 ビット，値 =0），データ（8 ビット），パリティ（1
ビット）
，ストップ（1 ビット，値 =1）
，アクノリッジ
（1 ビット，値 =0）になります．
・ホストからデバイスへの転送
図 2 はホストからデバイスへの転送時の波形です．
①アイドル状態からホストが CLK を“L”レベルにし
ていったん通信禁止にします．
②ホストが CLK を Hi-Z にすると CLK=“H”になりま
すが，DATA を“L”レベルにしてあるのでホスト
からデバイスへの送信要求になります．また，ここ
での DATA=“L”はそのままスタート・ビットとな
ります．
③デバイスからクロックが送信されます．
④クロックの立ち下がり後にホストはデータを 1 ビッ
トずつ送信します．
⑤デバイスはクロックの立ち上がりでデータを取り込
みます．
⑥ホストは 11 番目のデータとして DATA を Hi-Z にし
てストップ・ビットを送信します．
⑦デバイスは 11 個データを受信するとアクノリッジ
として DATA を“L”レベルにします．
⑧転送が終了するとデバイスは CLK を Hi-Z のままに
して通信が終了します．
プルアップ 5V
抵抗
ホスト
FPGA
レベル変換
バス・スイッチ
Vcc
DATA
CLK
4
3
デバイス
2 1
DATA
保護抵抗
図1
65
PS/2ポート
CLK
GND
PS/2 ポートと FPGA の接続例
PS/2 ポートの信号レベルは 5V なので FPGA と直結できない．この例ではレベル変換バス・スイッチ
を利用して接続している．
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PS/2 コントローラでキーボードやマウスを接続する

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