EC 所需知識 - KBC

EC 所需知識
軟體工程師的第一步，先把相關的規範(Specification)了解清楚，就像開發一套軟體之前要先了解需求，才能做出一套符合需求的體。相同的EC工程師就是需要把 LPC / SMBUS / PS2 / KBC 等相關知識，清楚明瞭再進下一步。

• Keyboard Controller

最早的鍵盤控制器是Intel 8042，主要包含四個暫存器和三個I/O控制埠，四個暫存器分別為一個BYTE的輸入緩衝暫存器、一個BYTE的輸出緩衝器、一個狀態暫存器及一個控制暫存器。

三個I/O控制埠的定義如下表：

• PORT #1

Port 1 [ Input Port ]
Pin	Name	Function
0	P10	Keyboard Data [PS/2]
1	P11	Mouse Data [PS/2]
2	P12
3	P13
4	P14	External ROM 1:Enable  0:Disable
5	P15	Manufacturing Setting 1:Enable 0:Disable
6	P16	Display Type Switch 1:Color 0:Monochrome
7	P17	Keyboard Inhibit Switch 1:Enable 0:Disable

• PORT #2

Port 2 [ Output Port ]
Pin	Name	Function
0	P20	System Reset 1:Nornal 0:Reset
1	P21	Gate A20
2	P22	Mouse Data [PS/2] 1:Pull Data low 0:High –Z
3	P23	Mouse Clock [PS/2] 1:Pull Data low 0:High –Z
4	P24	Input Buffer Full / Keyboard IBF interrupt [PS/2] 1:Assert IRQ 1 0:De-assert IRQ1
5	P25	Output Buffer Empty / Mouse IBF interrupt [PS/2] 1:Assert IRQ 12 0:De-assert IRQ12
6	P26	Keyboard Clock 1:Pull Clock low 0:High Z
7	P27	Keyboard Data 1:Pull Data low 0:High Z

• PORT #3

Port 3 [ Test Port ]
Pin	Name	Function
0	T0	Keyboard Clock
1	T1	Keyboard Data
2
3
4
5
6
7

• Status Register

	7	6	5	4	3	2	1	0
AT – Compatible Mode	PERR	RxTO	TxTO	INH	A2	SYS	IBF	OBF
PS/2 – Compatible Mode	PERR	TO	MOBF	INH	A2	SYS	IBF	OBF

• OBF (Output Buffer Full) – 表示有資料寫入8042的輸出緩衝區.
• IBF (Input Buffer Full) – 系統把資料寫入8042的輸入緩衝區.
• SYS (System Flag) – 指示系統是Warning Boot 寫是Cold Boot. 「1」表示為Warning Boot。
• A2 (Address line 2) – 指示系統資料是寫入I/O PORT 0x64還是0x60，「1」是表示PORT0x64。
• INH (Inhibit flag) – 指示系統和PS/2 KEYBOARD介面是否正常，LOW表示Clock被拉到LOW，也就是系統和PS/2 KEYBOARD溝通介面被禁止。
• TxTO (Transmit Timeout) – 系統傳送指令給鍵盤在限制的時間內並沒有被接收，也就是說系統上可能沒有鍵盤存在。「0」表示沒有超時現象發生。
• RxTO (Receive Timeout) – 表示鍵盤沒在限制時間內對系統指令做回應。「0」表示沒有超時現象發生。
• PERR (Parity Error) – 表示在系統和鍵盤傳送之間的資料不正確。「0」表示沒有資料不正確的情形。
• MOBF (Mouse Output Buffer Full) – 表示有資料傳送到PS/2 mouse的輸出緩衝區。
• TO (General Timeout) – 表示指令傳送沒有限制時間內被接收或者KEYBOARD沒在限制時間內反應系統指令。

• Control Register

	7	6	5	4	3	2	1	0
AT – Compatible Mode		XLAT	PC	_EN	OVR	SYS		INT
PS/2 – Compatible Mode		XLAT	_EN2	_EN		SYS	INT2	INT

• INT (Output Buffer Full Interrupt) – 控制在鍵盤輸出緩衝區有資料時，是否要傳送IRQ 1告知系統。
• SYS (System Flag) – 表示系統開機事件。「1」表示為Warning Boot
• OVR (Inhibit Override) – 由I/O PIN來控制KBC和系統的介面是否被禁止。
• _EN (Disable Keyboard) – 此位元設定的話，鍵盤停止傳送資料給系統
• PC (PC Mode) –
• XLAT (Translate Scan Code) – 設定鍵盤的Scan Code Set，「1」表示為Code Set 1
• _INT2 (Mouse Output Buffer Full Interrupt) – 控制Mouse輸出緩衝區有資料時，是否要傳送IRQ 12告知系統.
• _EN2 (Disable Mouse) -此位元設定的話，Mouse停止傳送資料給系統

• 系統如何讀寫KBC
• 系統在寫入指令到KBC之前，要先檢測KBC的輸入緩衝區內還有沒有指令或資料還沒有取出。再傳送指令或資料給KBC。

WaitIBE:           in      al,64h           and     al,10b           jnz     WaitIBE           out     60h,cl

• 系統在讀取KBC的資料之前，要先檢測KBC的輸出緩衝區內有沒有KBC寫入的資料，再讀取資料。

WaitOBF:           in      al,64h           and     al,01b           jz      WaitOBF           in      al,60h

• Keyboard Controller Command

系統指令是由PORT 0x64傳給KBC，系統的資料是由PORT 0x60傳送給KBC，再由KBC對指令及資料做相關的動作，KBC的指令如下：

• 0x20 (Read Command Byte) –讀取KBC的控制位元
• 0x60 (Write Command Byte) – 寫入KBC的控制位元
• 0x90-0x9F (Write to output buffer) –
• 0xA1 (Get firmware version) – 取得KBC靭體的版本
• 0xA4 (Get password) – 確認有無設定密碼，如果有設定密碼，KBC會回應0xFA；如果沒有設定密碼，KBC會回應0xF1。
• 0xA5 (Set password) – 設定使用者密碼。
• 0xA6 (Check password) – 比較輸入的密碼是否正確。
• 0xA7 (Disable mouse interface)
• 0xA8 (Enable mouse interface)
• 0xA9 (Mouse interface test) – 測試Mouse interface的情形

Value	Description	Value	Description
0x0	OK	0x3	Data Line 為 LOW
0x1	Clock line 為LOW	0x4	Data Line 為 HIGH
0x2	Clock line 為HIGH

• 0xAA (Controller self test) – KBC自我測試，自我測試成功會回應系統0x55
• 0xAB (Keyboard interface test) – 測試keyboard interface的情形

Value	Description	Value	Description
0x0	OK	0x3	Data Line 為 LOW
0x1	Clock line 為LOW	0x4	Data Line 為 HIGH
0x2	Clock line 為HIGH

• 0xAD (Disable Keyboard interface)
• 0xAE (Enable Keyboard interface)
• 0xAF (Get version)
• 0xC0 (Read Input port) – 讀取輸入埠[PORT 1]
• 0xC1 (Copy input port low nibble) - 讀取輸入埠[PORT 1]的BIT[0:3]，拷貝到狀態暫存器
• 0xC2 (Copy input port high nibble) – 讀取輸入埠[PORT 1]的BIT[4:7]，拷貝到狀態暫存器
• 0xD0 (Read output port) – 讀取輸出埠[PORT 2]
• 0xD1 (Write output port) – 把資料寫入輸出埠[PORT 2]
• 0xD2 (Write Keyboard buffer) – 把資料寫到鍵盤的輸出緩衝區
• 0xD3 (Write Mouse buffer) – 把資料寫到Mouse的輸出緩衝區
• 0xD4 (Write Mouse Device) – 把資料或指令寫到Mouse
• 0xE0 (Read Test Port) – 讀取測試埠[PORT 3]
• 0xFE (Warning Start) – 啟動CPU Reset