В компьютерах типа AT последовательный интерфейс клавиатуры подключен к специальному контроллеру клавиатуры на системной плате. В качестве такого контроллера используется микросхема 8042 универсального интерфейса периферийных устройств (Universal Peripheral Interface - UPI). Этот микроконтроллер фактически является еще одним процессором со встроенными ROM емкостью 2 Кбайт и RAM на 128 байт. Существует версия с микроконтроллером 8742, в котором используется микросхема EPROM; такой микроконтроллер позволяет стирать информацию и записывать ее заново. В комплекты ROM для модернизации старых системных плат входили и новые микросхемы контроллеров клавиатуры, поскольку в них есть свои микросхемы ROM, которые тоже должны быть модифицированы. В некоторых компьютерах можно использовать микросхемы 8041 и 8741, которые отличаются только емкостью встроенной памяти.

В системах AT микроконтроллер, установленный в клавиатуре (типа 8048), пересылает данные в контроллер клавиатуры (типа 8042) на системной плате; возможна также передача данных в обратном направлении. Когда контроллер на системной плате принимает данные от клавиатуры, он выдает запрос по цепи IRQ 1 и передает данные главному процессору через порт ввода-вывода с адресом 60h (как и в PC/XT). Играя роль посредника между клавиатурой и главным процессором, контроллер клавиатуры типа 8042 может также преобразовывать скан-коды и выполнять другие функции. Данные могут передаваться контроллеру 8042 через тот же порт 60h, после чего он пересылает их в клавиатуру. Кроме того, при необходимости передать команды или проверить состояние контроллера клавиатуры на системной плате может быть использован порт ввода-вывода с адресом 64h. Передача команд обычно сопровождается пересылкой данных в одном из направлений через порт 60h.

В большинстве старых систем контроллер 8042 используется также для управления шиной адреса А20 при обращении к памяти, объем которой больше одного мегабайта. В современных системных платах эта функция возложена непосредственно на процессор и набор микросхем системной платы.

Клавиатура, подключенная к порту USB, работает практически так же, как и при подключении к традиционному порту DIN или mini-DIN. Микросхемы контроллера, установленные в клавиатуре, используются для получения и интерпретации данных перед тем, как они будут переданы через порт USB в систему. Некоторые микросхемы включают в себя логическую часть концентратора USB, что позволяет клавиатуре работать непосредственно в качестве концентратора USB. При получении данных от клавиатуры порт USB передает их на 8042-совместимый контроллер, который обрабатывает данные так же, как и любую другую информацию клавиатуры.

Описанный процесс осуществляется уже после загрузки Windows. Но что же происходит в том случае, если пользователю приходится использовать клавиатуру при работе в командной строке или при конфигурировании системной BIOS? Как уже говорилось, для работы с клавиатурой USB в режиме MS DOS необходимо осуществить поддержку технологии USB Legacy в базовой системе ввода-вывода. BIOS, поддерживающая USB Legacy, позволяет выполнить следующие задачи:

конфигурирование главного контроллера;

подключение клавиатуры и мыши USB;

настройка планировщика главного контроллера;

направление данных, вводимых с клавиатуры или мыши USB, на контроллер клавиатуры 8042.

Системы, поддерживающие USB Legacy, могут использовать базовую систему ввода-вывода для управления клавиатурой USB до загрузки операционной системы Windows 98/Me/2000. После загрузки системы, драйвер главного контроллера USB берет управление клавиатурой на себя, отправляя команду StopBIOS подпрограмме BIOS, которая непосредственно "руководит" клавиатурой. При перезагрузке компьютера в режиме MS DOS главный контроллер USB отправляет команду StartBIOS для повторного запуска той же подпрограммы базовой системы ввода-вывода.

Клавиатура USB, начиная с того момента, как контроллер клавиатуры 8042 принимает отправленные сигналы, работает аналогично стандартным клавиатурам. При этом управление клавиатурой осуществляется на уровне BIOS (параметры BIOS, необходимые для работы с клавиатурой USB, должны быть корректно заданы). Как уже отмечалось, в некоторых случаях для обеспечения соответствующей поддержки клавиатуры USB может понадобиться обновленная версия BIOS. Кроме этого, используемые наборы микросхем системной логики должны поддерживать режим USB Legacy.

Автоматическое повторение

Если удерживать какую-либо клавишу нажатой, возникает эффект автоматического повторения, т. е. клавиатура начинает непрерывно посылать на системную плату код нажатой клавиши. В клавиатуре AT можно регулировать частоту автоматического повторения, подавая соответствующие команды на ее процессор. В клавиатуре PC/XT этого сделать нельзя, так как интерфейс клавиатуры однонаправленный.

В клавиатурах AT существует возможность программной настройки частоты повторного набора символов и степень задержки. Настройка осуществляется с помощью системной BIOS (хотя некоторые микросхемы BIOS не поддерживают всех необходимых функций) или операционной системы. В Windows нужно открыть Панель управления и щелкнуть на пиктограмме Клавиатура; в DOS для этого используется команда MODE.

Настройка параметров автоматического повторения в Windows

Для изменения параметров клавиатуры в Windows 95/98 и Windows NT/2000 необходимо открыть диалоговое окно Свойства: Клавиатура (Keyboard: Properties). В Windows средство управления расположено во вкладке Скорость (Speed). Бегунок Задержка перед началом повтора символа (Repeat Delay) задает интервал времени, в течение которого необходимо удерживать клавишу нажатой, чтобы клавиатура начала повторять символ. Бегунок Скорость повтора (Repeat time) определяет интервал повторения символа по истечении времени задержки.

Замечание

Деления на шкалах бегунков Задержка перед началом повтора символа и Скорость повтора соответствуют значениям параметров RATE и DELAY, описание которых можно найти в дополнении на прилагаемом компакт-диске.

В диалоговом окне также находится текстовое поле, посредством которого можно проверить измененные параметры до их утверждения в системе. Щелкните мышью на текстовом поле, затем нажмите и удерживайте любую клавишу, после чего ввод символов будет осуществляться соответственно параметрам, определенным выше с помощью специальных ползунков. Затем щелкните на кнопке Применить и предварительные изменения станут основными.

Более подробную информацию о настройке параметров клавиатуры в DOS можно найти в главе 17 11-го издания книги, представленного на прилагаемом компакт-диске.

Номера клавиш и скан-коды

При нажатии клавиши встроенный в клавиатуру процессор (8048 или 6805) определяет координаты замкнутого переключателя в матрице. После этого он передает на системную плату последовательный пакет данных, содержащий скан-код нажатой клавиши.

Это называется кодом активизации (make code). Когда клавиша возвращается в первоначальное состояние, отправляется код останова (break code), указывающий системной плате на то, что клавиша отпущена. Код останова аналогичен коду активизации плюс 80h. Например, если код активизации для клавиши <A> составляет 1Eh, код останова будет 9Eh. С помощью этих кодов система определяет конкретную нажатую клавишу или комбинацию нескольких одновременно нажатых клавиш.

В компьютере AT контроллер клавиатуры 8042 преобразует текущий скан-код в один из предусмотренных в системе скан-кодов и направляет его в главный процессор компьютера. Иногда нужно знать эти скан-коды, особенно при поиске неисправностей в клавиатуре или необходимости непосредственно прочитать скан-код в программе, которую вы пишете.

Когда клавиша "залипает" или выходит из строя, диагностическая программа, например процедура самоконтроля POST, обычно сообщает ее скан-код. Это означает, что вам придется идентифицировать конкретную клавишу по ее скан-коду. В дополнении на прилагаемом компакт-диске приведены скан-коды всех клавиш 101- и 104-клавишной клавиатур. Зная скан-код неисправной клавиши, с помощью этих таблиц можно определить, какая клавиша вышла из строя или нуждается в чистке.

Замечание

Для 101-клавишной (расширенной) клавиатуры используются три различных набора скан-ко-дов, причем по умолчанию устанавливается набор 1. В некоторых компьютерах, включая PS/2, при выполнении процедуры POST используется один из двух других наборов скан-кодов. Например, в компьютере IBM Р75 в процессе выполнения POST используется набор 2, а во время обычной работы - набор 1. И хотя подобное случается редко, это необходимо знать, если возникнут трудности при интерпретации скан-кода.

IBM назначает каждой клавише уникальный номер, чтобы отличать ее от остальных. Эти номера нужно знать для идентификации клавиш на иностранных клавиатурах, где на них могут быть нанесены другие символы. В расширенных клавиатурах и в большинстве других моделей исключена одна клавиша (№ 29), но установлены две другие (№ 42 и 45); в результате общее их количество возросло до 102.

Замечание

На компакт-диске, прилагаемом к этому изданию, в разделе Technical Reference, находится полный список номеров клавиш и скан-кодов 101/102-клавишной (расширенной) клавиатуры и 104-клавишной клавиатуры Windows, включая скан-коды HID (Human Interface Device) и "горячих" клавиш, используемых в последних версиях клавиатур USB.

Приведенные номера клавиш и соответствующие им скан-коды могут быть использованы для решения проблем, связанных с поломкой или "залипанием" клавиш. Диагностическая программа выводит скан-код поврежденной клавиши, позволяющий однозначно ее идентифицировать.