SHARP X1 に PS/2 キーボードを繋いで使う
マイコンには、秋月電子で 1個 100円の ルネサス R8C/M12A を使っています。R8Cは専用の書き込み器が不要なので楽ちんでよいですね。
開発環境はルネサスの HEW（無償版）です。
ダウンロード
どのような用途にでも自由にお使いください。製作例
マイコンが秋月電子で 100円、そのほかにコンデンサ 1個、抵抗 2本、ピンヘッダ少々に基板の切れ端で、PS/2 コネクタとステレオミニプラグを除いた部品代は 300円くらいでしょうか。
動作説明
X1 キーボードの通信の様子
X1のキーボードがどのような信号で通信しているのかを、X1センターさんが資料を公開されていましたので、大変助かりました。X1 キーボードの実物を持っていないので、この資料がなかったら今回のアダプターを作ることはできませんでした。X1 キーボードは 1線式のシリアル通信でキーコードとキーの状態を送信しています。通信は、キーボードから X1 本体への一方通行です。
 |
| SHARP X1 キーボードの通信信号 |
ヘッダーの後、データ16ビットを “上位ビット” から順に送信して、最後にストップビットを送ります。ストップビットは、たぶんパルスがひとつ出ていればそれで良いのだと思います。次の送信まで少し間隔を開けるために、信号が HI の期間を適当に取っておくようにします。
X1センターさんの資料にある図では、ヘッダーの後にスタートビットが記載されていたのですが、スタートビット無しで正しく動いています。
送出データ
| bit15 |
キーボードの状態
| 0: テンキーやファンクションキー等 特殊キー（文字以外）からの入力 | 1: 通常のキー（文字や数字）からの入力 |
| bit14 | 0: キー入力有り | 1: キー入力無し | |
| bit13 | 0: リピート入力中 | 1: リピート入力じゃない | |
| bit12 | 0: [GRAPH] が押されている | 1: 押されていない | |
| bit11 | 0: [CAPS] がロック状態 | 1: [CAPS] ロック解除 | |
| bit10 | 0: [カナ] がロック状態 | 1: [カナ] ロック解除 | |
| bit9 | 0: [SHIFT] が押されている | 1: 押されていない | |
| bit8 | 0: [CTRL] が押されている | 1: 押されていない | |
| bit7 |
ASCII コード ( 0x00 ～ 0xFF 0x00 = 入力無し )
| ||
| bit6 | |||
| bit5 | |||
| bit4 | |||
| bit3 | |||
| bit2 | |||
| bit1 | |||
| bit0 | |||
データは上位ビット (bit15) から順に 1ビットづつ送出します。キー固有のコードではなくて ASCII コードを送らなくてはならないのが面倒なところです。
実際の通信は
| [A] 押した | 0b10111111_'a' のアスキーコード |
| 離した | 0b11111111_00000000 |
| [SHIFT]+[a] 押した | 0b10111101_'A' のアスキーコード |
| 離した | 0b11111111_00000000 |
| テンキーの[1] 押した | 0b00111111_'1' のアスキーコード |
| 離した | 0b11111111_00000000 |
| [SHIFT]+[GRAPH] 押した | 0b10101101_00000000 |
| 離した | 0b11111111_00000000 |
こんな感じです。同じキーを押しても [SHIFT] を押した時とか [CAPS] をロックした時とか [カナ] をロックした時とかに応じて、送出する ASCII コードを変えなければなりません。うまく処理しましょう。
X1 （turboじゃない）のキーボードでは [GRAPH] [CAPS] [カナ] [SHIFT] [CTRL] のキーだけを押した時にはデータを送信せず、それ以外のキーが押された時にだけデータを送信します。
X1 turbo のキーボードでは [GRAPH] [CAPS] [カナ] [SHIFT] [CTRL] のキー単体の状態が変化した時もデータを送信します。この時に送出する ASCII コードは 0x00 で良いようです。
今回作ったアダプターでは、[SHIFT] + [GRAPH] なんかを入力できないと困るので、X1 turbo の仕様に合わせました。X1 turbo のキーボードを turbo じゃない X1 に接続しても問題ないので、X1 turbo に合わせておけばよいでしょう。
X1 turbo のキーボードは、切り替えスイッチを モードB に合わせると、上記の内容の他に複数キーの同時押しを伝えるデータを送出するのですが、今回作ったアダプタでは対応していません。
PS/2 キーボードの通信の様子
以前 X68000 のキーボードを PS/2 に変換するアダプターを作ったときに、PS/2 キーボードの通信内容を調べたので、今回は簡単に PS/2 の通信処理を書くことが出来ました。PS/2 は、クロック同期式のシリアル通信で、クロックの “立ち下がり” でデータ有効になります。クロック信号で割り込みをかけて 1ビットづつ読み込むとか、マイコンのシリアル通信機能を使うとかして、簡単に処理できますね。
 |
| PS/2 キーボードの通信信号 |
データの並びは、スタートビット 1、データビット 8、パリティビット 1、ストップビット 1 になります。
データは “下位ビット” から順に送られます。パリティビットはデータビットとパリティビットを合わせて "1" の数が “奇数” になるようにセットします。
Windowsパソコン等に PS/2 キーボードとして認識してもらうには、決まり事がいろいろあってちょっと面倒くさいのですが、今回のように PS/2 キーボードのデータを受信するだけなら、キーを押すたびに送られてくるキーコードを受信するだけで良くて簡単です。
PS/2キーボードは、ボタン一つ一つにキーコードが割り振られていて、キーが押された時にキーコードがそのまま送出され、キーが離されたときには、リリースコード “F0” に続いてキーコードが送出されます。押しつづけているとリピート動作に入って、押した時のキーコードが繰り返し送出されます。
[A] キーの場合を見てみると、押された時には “1C” が送出され、離された時には “F0 1C” が送出されます。
通常のキーは以上の通りなのですが、この他に拡張キーと、さらに特別なキーがあります。
拡張キーの場合、拡張キーであることを示す “E0” に続けてキーコードを送出します。具体的に [DEL] キーの例を見てみると、キーが押された時には “E0 71” を送出し、離された時には “E0 F0 71” を送出します。
[Print Screen] キーと [Pause] キーは拡張キーとも異なり、とても長いコードが使われています。
[Print Screen] キーは、押された時に “E0 12 E0 7C” 、リピート時には “E0 7C” 、離された時には “E0 F0 7C E0 F0 12” を送出します。ちょうど拡張キーを二つ組み合わせたような動作になっています。
[Pause] キーは、押された時だけ “E1 14 77 E1 F0 14 F0 77” を送出し、離された時には何も送出しません。リピートもしません。押された時にリリースコードもいっしょに送出してしまっているようです。
 |
| PS/2 キーボードのキーコード |
PS/2 キーボードが送信するデータの例
| 通常キー | |
| [A] 押した | 1C |
| [A] リピート | 1C |
| [A] 離した | F0 1C |
| 拡張キー | |
| [DEL] 押した | E0 71 |
| [DEL] リピート | E0 71 |
| [DEL] 離した | E0 F0 71 |
| [Print Screen] 押した | E0 12 E0 7C |
| [Print Screen] リピート | E0 7C |
| [Print Screen] 離した | E0 F0 7C E0 F0 12 |
| [Pause] 押した | E1 14 77 E1 F0 14 F0 77 |
| [Pause] リピート | リピートしない |
| [Pause] 離した | 何もしない |
PS/2からX1へのコード変換
PS/2 キーボードからデータを受信するたびに、キーコード変換テーブルを参照して ASCII コードを X1 に送出するようにしました。グラフィック文字のコードや、ファンクションキーなんかのコードが、キーボードの実物が無くてわからないので、X1 エミュレーター Xmillennium v0.26 T-tune STEP 1.43 のソースコードに含まれている、キーコードテーブルを使用させていただきました。
回路図
 |
| PS/2 キーボードを SHARP X1 に繋ぐ回路図 |
マイコンにキーボードのコネクターがつながっているだけの簡単な回路です。
電源は X1 のキーボード端子の +5V から取っていますが、X1 のキーボード端子の +5V は短絡保護の為に電流を制限していて、PS/2 キーボードを動かすにはやや電流が少なく、PS/2 キーボードの起動に失敗する場合があるので、電源を X1 のキーボード端子から取らず、ACアダプタ等を使用したほうが良いように思います。
手持ちの PS/2 キーボードでは、キーボードコネクタを抜き差しした時に、時々キー入力ができなくなる程度で、再度抜き差しすれば動くようになるので、この回路図の通り X1 のキーボード端子から電源を取っています。
