六、键盘基本原理分析,引深X7-G500灵敏之迷(续)
图2(2-A)为键盘发送数据时序图。当KBDDATA和KBDCLK同时为高电平时,键盘先将KBDATA拉为低电平,通知PC机接收数据,PC机在KDBCLK的下降沿采样有效数据。KDBCLK由键盘产生。
图2(2-B)为键盘接收数据时序图。为了保证PC机发送数据时键盘不发送数据,PC机在发送数据前将KBDCLK拉为低电平(一般低电平的保持时间大于60μs),禁止键盘发送数据,然后PC机半KBDDATA也拉为低电平,通知键盘接收数据,并释放KBDCLK,将KBDCLK的控制权交给键盘,由键盘产生同步时钟信号,并在下降沿采样PC机发来的有效数据。键盘在接收到数据校验位后,如果在下一时钟周期检测到KBDDATA为高电平,便会接收新的数据并进行数据处理。在此其间,键盘将KBDCLK拉为低电平,直到接收数据完成。如果收到校验位后,键盘检测到KBDDATA不是高电平,它将继续发送时钟信号直到KBDDATA为高电平。
PS/2设备的Clock(时钟脚)和Data数据脚都是集电极开路的,平时都是高电平。当PS/2设备等待发送数据时,它首先检查Clock(时钟脚)以确认其是否为高电平。如果是低电平,则认为是PC机抑制了通讯,此时它必须缓冲需要发送的数据直到重新获得总线的控制权(一般PS/2键盘有16个字节的缓冲区,而PS/2鼠标只有一个缓冲区仅存储最后一个要发送的数据)。如果Clock(时钟脚)为高电平,PS/2设备便开始将数据发送到PC机。一般都是由PS/2设备产生时钟信号。发送时一般都是按照数据帧格式顺序发送。其中数据位在Clock(时钟脚)为高电平时准备好,在Clock(时钟脚)的下降沿被PC机读入。PS/2设备到PC机的通讯时序如图2所示。
当时钟频率为15KHz时,从Clock(时钟脚)的上升沿到数据位转变时间至少要5μs。数据变化到Clock(时钟脚)下降沿的时间至少也有5 μs,但不能大于25 μs,这是由PS/2通讯协议的时序规定的。如果时钟频率是其它值,参数的内容应稍作调整。
举个例子, 从PS/2向PC机发送一个字节可按照下面的步骤进行:
(1)检测时钟线电平,如果时钟线为低,则延时50μs;
(2)检测判断时钟信号是否为高,为高,则向下执行,为低,则转到(1);
(3)检测数据线是否为高,如果为高则继续执行,如果为低,则放弃发送(此时PC机在向PS/2设备发送数据,所以PS/2设备要转移到接收程序处接收数据);
(4)延时20μs(如果此时正在发送起始位,则应延时40μs);
(5)输出起始位(0)到数据在线。这里要注意的是:在送出每一位后都要检测时钟线,以确保PC机没有抑制PS/2设备,如果有则中止发送;
(6)输出8个数据位到数据在线;
(7)输出校验位;
(8)输出停止位(1);
(9)延时30μs(如果在发送停止位时释放时钟信号则应延时50μs);
通过以下步骤可发送单个位:
(1)准备数据位(将需要发送的数据位放到数据在线);
(2)延时20μs;
(3)把时钟线拉低;
(4)延时40μs;
(5)释放时钟线;
(6)延时20μs。
PS/2设备从PC机接收一个字节
由于PS/2设备能提供串行同步时钟,因此,如果PC机发送数据,则PC机要先把时钟线和数据线置为请求发送的状态。PC机通过下拉时钟线大于100μs来抑制通讯,并且通过下拉数据线发出请求发送数据的信号,然后释放时钟。当PS/2设备检测到需要接收的数据时,它会产生时钟信号并记录下面8个数据位和一个停止位。主机此时在时钟线变为低时准备数据到数据线,并在时钟上升沿锁存资料。而PS/2设备则要配合PC机才能读到准确的资料。具体连接步骤如下:
(1)等待时钟线为高电平。
(2)判断数据线是否为低,为高则错误退出,否则继续执行。
(3)读地址在线的数据内容,共8个bit,每读完一个位,都应检测时钟线是否被PC机拉低,如果被拉低则要中止接收。
(4)读地址在线的校验位内容,1个bit。
(5)读停止位。
(6)如果数据在线为0(即还是低电平),PS/2设备继续产生时钟,直到接收到1且产生出错信号为止(因为停止位是1,如果PS/2设备没有读到停止位,则表明此次传输出错)。
(7)输出应答位。
(8) 检测奇偶校验位,如果校验失败,则产生错误信号以表明此次传输出现错误。
(9)延时45 μs,以便PC机进行下一次传输。
读数据线的步骤如下:
(1)延时20μs;
(2)把时钟线拉低
(3)延时40μs
(4)释放时钟线
(5)延时20μs
(6)读数据线。
下面的步骤可用于发出应答位;
(1)延时15μs;
(2)把数据线拉低;
(3)延时5μs;
(4)把时钟线拉低;
(5)延时40μs;
(6)释放时钟线;
(7)延时5μs;
(8)释放资料线。
只是修改重复率的普通键盘和X7-G500键盘之间的差别分析结论如下:
一个击键动作,计算机需要通过非常繁杂的步骤来实现。显然,这些步骤每次运行完成的时间是不相同的,甚至差别很大。我们一般把这些步骤完成这一短暂的时间称为键盘硬延迟,时间差别称为硬延迟误差,这个硬延迟是一般软件检测不到的。用软件或Windows所能调试的只有重复延迟,叫做软延迟,软延迟是相当稳定的。而实际人能感觉到延迟时间是硬延迟+软延迟。普通键盘的反应灵敏度小,硬延迟时间相对长,硬延迟误差相对大。体现在软件修改键盘重复率打游戏时,表现为“顿”和“飘”;体现在CS中,表现为下蹲慢,收腿慢;体现在VOS和劲乐团一类的游戏中,表现为击打不精确。说通俗一点就是普通键盘不论是短按(点击)还是长按(拉),反应都要慢一拍。
而X7高敏战键G500将键盘的反应速度从传统的22毫秒提升至7.92毫秒,同时在个人的反应可控范围内,适当的提高了“重复延时”和“重复率”的数值。一般键盘2.64ms扫瞄一次键盘,若有按键时,则扫瞄8次时间后送出Key code,所以按下一键到送出资料最长的时间为 (2.64ms * 8) +880us = 22ms;而双飞燕变速键盘880us扫瞄一次键盘,若有按键时,则扫瞄8次时间后送出Key code,所以按下一键到送出资料最长的时间为(880us * 8) +880us = 7.92ms。当按下键到PC反应的时间已缩短近3倍的时间,这也是X7-G500的变速键盘比标准键盘速度差异的根本原因。