PS2通讯协议的原理是什么？

写在最前

  关于这篇博客，我考虑了很久到底要不要写，就像考虑要不要写IIC通讯协议的时候一样，IIC通讯协议比较的复杂，并且就算我写出来了，那么我是否把IIC通讯协议的内容表述清楚，读者是否理解了，这也是不可忽视的问题。但是学习嵌入式的话，我个人觉得最重要的不是你知道怎样配置GPIO，TIM，USART这些基本的外设，而是要有自己的思维和逻辑，遇到问题能够靠自己的逻辑思维去解决它。就像我们学习本篇的通讯协议一样，当学习完这种通讯协议之后，以后遇到其他的通讯协议都能够自己理解并且能用c语言编写出来。

导读

  对于我们学习嵌入式的人来说，有关通讯协议的知识是必须要掌握的。
从我们最早接触的串口来说，它的通讯协议我们非常熟悉，只需要配置好波特率、有效数据位、奇偶校验位、停止位等等，然后下载到开发板中，我们就可以通过数据线与电脑进行通信（需要通过串口调试助手来对电脑的虚拟串口进行配置）。
再到IIC通讯协议，我们知道了根据时序图来写出开始函数、停止函数、发送和读取一个字节的函数等等，通过IIC通讯协议我们可以读取许多传感器的数据，例如MPU6050，温湿度传感器SHT30，以及其他具有IIC接口的模块，我们都可以通过IIC通讯协议来进行通信。
最后到我们今天说讲的PS2的通讯协议，它可能没有串口以及IIC通讯协议那么常见，但是在我个人看来，它作为给新手来入门有关通讯协议的知识是一种非常好的选择。因为它的通讯协议相对IIC来说简单一点，对串口来说难一点，我们使用串口与电脑通信时，只需要简单的配置好串口的库函数就行了，不能学习到有关通讯时序的知识。

PS2通讯协议的原理分析

请看下面的时序图，这是PS2的出厂资料里面仅有的一段有关时序的介绍图。如果你通过这张时序图能够把PS2手柄通讯协议的代码独立的写出来，那么恭喜你，关于时序图的知识基本上已经入门了。如果不能写出它的通讯协议的代码也没事，且听我慢慢分析。

  我们先不看时序图下面的文字，只看这个时序图，根据这个时序图来分析。
第一点：CS在数据输出或者输入的时候，都是低电平的，那么我们在数据传输的时候先把CS拉高再拉低，然后数据进行传输，传输完成之后再把CS拉高。
第二点：DI(Data Input)与DO(Data Output)是同时完成的，说明这是全双工通信。串口与IIC是什么呢？串口有TX和RX，可以同时发送与接收，所以是全双工通信。IIC只有SDA与SCL两条线，SCL是时钟线，用来传输数据的只有SDA这一条线，只能发送数据，或者接收数据，不能再发送数据的同时接收数据，所以是半双工通信。
第三点：在时钟上降沿的时候，DI和DO的数据有交叉，也就是说数据进行交换(数据只有0和1)，这个时候我们是不能够读和写数据的，因为数据还不稳定，我们读到的数据不准确。在时钟为下降沿的时候，数据已经稳定了，我们在这个时候开始读和写数据。
第四点：由于是从0到7，可以知道有8位数据，并且是从低位到高位进行读写。我们可以把数据放到数组中。一个时钟进行一个数据位(也可以叫做比特位0或1)传输。

  至此，PS2无线遥控器的基本通讯已经讲解完了，那么实际发送数据和读取数据有什么要求呢？我们再来看时序图下面的文字。时钟频率为250KHz，单片机先发出一个命令“0x01”，然后PS2无线手柄会回复它自身的ID。单片机发送0x42，手柄回复0x5A，告诉单片机“数据来了”。

  当成功建立了通信之后，再就是当我们按下手柄上的按钮，单片机会接收到什么数据？这个可以就需要看PS2的数据意义对照表了（idle:数据线空闲，该数据线无数据传送）。把DI收到的数据放到数组Data中。所以数组Data[0]、Data[1]、Data[2]是不能用来存放PS2遥控器的按键值的，只有Data[3]、Data[4]能够存放遥控器的按键值。当有按键按下，对应位为“0”，其他位为“1”，例如当键“SELECT”被按下时，Data[3]=11111110B。当键“L2”被按下时，Data[4]=11111110B。
数据意义对照表

PS2无线遥控手柄的代码分析
main.c文件


#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"         
#include "ps2.h"         






int main(void)
{
        u8 key=0;
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
        delay_init();
        uart_init(115200);
    PS2_Init();
        while(1)
        {
       
                key=PS2_DataKey();
                if(key!=0)                   //有按键按下
            {
                        printf("  rn   %d  is  pressed  rn",key);
            }
       delay_ms(50);
        }         
}


ps2.c文件


**#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "ps2.h"
u16 Handkey;
u8 Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; //数据存储缓冲区
//按键值与按键明
u16 MASK[]={
    PSB_SELECT,
    PSB_L3,
    PSB_R3 ,
    PSB_START,
    PSB_PAD_UP,
    PSB_PAD_RIGHT,
    PSB_PAD_DOWN,
    PSB_PAD_LEFT,
    PSB_L2,
    PSB_R2,
    PSB_L1,
    PSB_R1 ,
    PSB_GREEN,
    PSB_RED,
    PSB_BLUE,
    PSB_PINK
        };       
       
/**
        * @brief  PS2_GPIO初始化
        * @parm   None
        * @retval None
        */
void PS2_Init(void)
{                                             
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(        RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );        //使能GPIOB时钟
          
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD ;   //下拉输入
    //  DO->PB13    CS->PB14  CLK->PB15
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}


/**
        * @brief  单片机向PS2写命令
        * @parm   cmd
        * @retval None
        */
void PS2_Cmd(u8 cmd)
{
        u16 i;
        for(i=0x01;i<0x100;i<<=1)//8次循环
        {
                PS2_CLK=1;//发送高电平，告诉PS2接收器我要准备数据了
                if(i&cmd)
                {
                        PS2_CMD=1;
                }
                else PS2_CMD=0;
                delay_us(10);//我要准备数据了的时间，如果没有这个的话就会在一个机器周期后进入低电平，接收器反应不过来。
               
                PS2_CLK=0;//告诉接收器，我数据准备好了，你可以读取了。
                delay_us(20);
        }
                PS2_CLK=1;//时钟拉高，不工作
}


/**
        * @brief  单片机对PS2读数据
        * @parm   None
        * @retval None
        */
void PS2_Read(void)
{
        volatile u8 byte;//必须要用volatile关键词来定义。关键词的作用请自行百度。
        u16 i;
       
        PS2_CS=0;                                                //CS拉低
        PS2_Cmd(0x01);                        //开始命令
        PS2_Cmd(0x42);                        //请求数据
        for(byte=2;byte<9;byte++)
        {
                for(i=0x01;i<0x100;i<<=1)
                {
                        PS2_CLK=1;                        //单片机发送高电平，告诉接收器要准备数据了               
                        delay_us(50);                //接收器准备数据的时间
                        PS2_CLK=0;                        //发送低电平，告诉接收器 单片机要开始读数据了       
                        if(PS2_DAT)
                        Data[byte] = i| Data[byte];
                }
        }
        PS2_CS=1;                                        //CS拉高
}


/**
        * @brief  用来读出按键值的函数
        * @parm   None
        * @retval 成功则返回index+1，失败则返回0。
        */
u8 PS2_DataKey(void)
{
        u8 index;
        PS2_DataClear();                                                //清空数组
       
        PS2_Read();                                                                        //单片机读接收器的数据
        Handkey=(Data[4]<<8)|Data[3];//根据数据意义对照表，定义一个16位的变量。
       
        for(index=0;index<16;index++)//当我们按下遥控器的按键时，数据会传到Data[3]或者Data[4]来。我这里进行16次for循环，用来判断哪个按键按下了。
        {//例如：当按下了SELECT按键，Data[3]=11111110B。Handkey=1111 1111 1111 1110B。
                if((Handkey&(1<<(MASK[index]-1)))==0)        //当第一次进入循环，Handkey&(1<<(MASK[0]-1)))
                return index+1 //-->Handkey&(1<<0)--->1111 1111 1111 1110B & 0000 0000 0000 0001=0                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 
        }
        return  0;
}


/**
        * @brief  数组清空函数
        * @parm   None
        * @retval None
        */
void PS2_DataClear(void)
{
        u8 i;
        for(i=0;i<9;i++)
        {
                Data=0x00;
        }
}


ps2.h文件


#ifndef __PSTWO_H
#define __PSTWO_H
#include "delay.h"
#include "sys.h"


//IO操作函数         
#define PS2_DAT    PBin(12) //DATA
#define PS2_CMD    PBout(13) //CMD
#define PS2_CS     PBout(14)//CS         
#define PS2_CLK    PBout(15)//CLK


//These are our button constants
#define PSB_SELECT      1
#define PSB_L3          2
#define PSB_R3          3
#define PSB_START       4
#define PSB_PAD_UP      5
#define PSB_PAD_RIGHT   6
#define PSB_PAD_DOWN    7
#define PSB_PAD_LEFT    8
#define PSB_L2          9
#define PSB_R2          10
#define PSB_L1          11
#define PSB_R1          12
#define PSB_GREEN       13
#define PSB_RED         14
#define PSB_BLUE        15
#define PSB_PINK        16
#define PSB_TRIANGLE    13
#define PSB_CIRCLE      14
#define PSB_CROSS       15
#define PSB_SQUARE      26


void PS2_Init(void);
void PS2_Cmd(u8 cmd);
void PS2_Read(void);
u8 PS2_DataKey(void);
void PS2_DataClear(void);


#endif


打印按键值