Клавиша

Возвратная пружина

Верхняя пластинка I подвижная)

Нижняя пластинка [неподвижная)

Генератор

Фазовый детектор

Опорный сигнал

Компаратор

•Выход

Рис. 13.8. Клавиша с см кист мм датчиком

При нажатии клавиши шток смещает верхнюю пластину ближе к неподвижной нижней. Клавиши сконструированы так, что переход между пластинами происходит скачкообразно и при этом слышен щелчок. Когда верхняя пластина приближается к нижней, емкость между ними увеличивается, что регистрируется схемой компаратора, установленной в клавиатуре.

Благодаря бесконтактным датчикам такая клавиатура устойчива к коррозии и загрязнению. В ней практически отсутствует "дребезжание" (явление, когда при одном нажатии на клавишу символ вводится несколько раз подряд). Ее долговечность - до 25 млн. нажатий, в отличие от 10-12 млн. для клавиатур других типов. Единственный недостаток такой клавиатуры - высокая стоимость, но она во многом компенсируется удобством и долговечностью.

Изначально IBM была единственным производителем клавиатур с емкостными переключателями. Они все еще применяются в некоторых клавиатурах IBM, однако теперь в основном используются более дешевые переключатели с резиновыми колпачками или какою-либо другого типа. Компания Lexmark, отделившись от IBM, в течение нескольких лет занималась производством клавиатур такого типа. В настоящее время клавиатуры с емкостными переключателями изготавливаются и реализуются компанией Unicomp (www.pckeyboard.cora), выкупившей в 1996 году технологию IBM у Lexmark.

Обратите внимание на клавиатуру EnduraPro/104 (http: www.pckeyboard.com/ epl04 .html) или Customizer 101/104, (http: / /www.pckeyboard.com/customizer. html). Это совершенно новые тины клавиатур, а не переделанные версии уже существующих моделей.

Клавиатура EnduraPro/104 характеризуется знаменитыми емкостными переключателями, встроенным устройством позиционирования TrackPoint и портом мыши mini-DIN. Она обладает широким диапазоном программируемых настроек и не требует специальных драйверов.

Компания Unicomp производит под собственной торговой маркой множество моделей клавиатур с емкостными переключателями, а также активно использует торговые марки Lexmark и IBM, относящиеся к емкостной технологии. Лично я работаю с ючавиатурой марки Lexmark, изготовленной в Unicomp, которая включает в себя устройство позиционирования TrackPoint, созданное IBM. Чувствительность и долговечность этой клавиатуры выше всяких похвал.

Интерфейс клавиатуры

Клавиатура состоит из набора переключателей, шъединенных в матрицу, При нажатии клавиши процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. Кроме того, процессор клавиатуры определяет продолжительность нажатия и может обработать даже одновременное нажатие нескольких клавиш. В клавиатуре установлен буфер емкостью 16 бант, в который заносятся данные при слишком быстрых или одновременных нажатиях. Затем эти данные в соответствующей последовательности передаются в систему.

Обычно при нажатия клавиш возникает эффект дребезжания, т.е. контакт устанавливается не сразу, а после нескольких кратковременных замыканий и размыканий. Процессор, установленный в клавиатуре, должен подавлять это дребезжание и отличать его от двух последовательных нажатий одной и той же клавиши. Сделать это довольно просто, поскольку переключение контактов при дребезжании происходит гораздо быстрее, чем при нажатии клавиши пользователем.

Клавиатура ПК фактически представляет собой небольшой компьютер, связанный с основной системой одним из двух способов:

с помощью стандартного разъема клавиатуры и специального последовательного канала передачи данных;

через порт USB.

Связь с системным блоком осуществляется через последовательный канал, данные по которому передаются по 11 бит, причем восемь из них собственно данные, а остальные - синхронизирующие и управляющие. Хотя это полноценный последовательный канал связи (данные передаются по одному проводнику), он не совместим со стандартным последовательным портом RS-232, который часто используется для подключения модемов.

В клавиатурах первых PC использовался микроконтроллер 8048; а в более новых компьютерах применяется микросхема 8049 со встроенной памятью ROM или другие микросхемы, совместимые с 8048 или 8049, Например, в расширенной клавиатуре IBM всегда использовался специализированный вариант процессора 6805 компании Motorola, совместимый с микросхемами Intel. Встроенный процессор клавиатуры сканирует матрицу переключателей, устраняет эффект дребезжания, вырабатывает при нажатии клавиши соответствующий скан-код и передает его на системную плату. Этот процессор имеет свою память, иногда небольшую память ROM и встроенный последовательный интерфейс.

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. I lo что же происходит в том случае, если пользователю приходится обращаться к клавиатуре при работе в командной строке или при конфигурировании системной BIOS? Как уже отмечалось, для работы с клавиатурой USB в режиме MS-DOS необходимо осуществить поддержку технологии USB Legacy в базовой системе ввода-вывода. BIOS, поддерживающая VJSB 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, поддерживаюшие USB Legacy, могут использовать BIOS для управления клавиатурой USB до загрузки Windows 98/Ме/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 М5-005главный контроллер USB отправляет команду StartBlOS для повторного запуска той же подпрограммы BIOS.

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 ЛТ 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 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.

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), Ползунок Задержка перед началом повтора символа (Repeat Delay) задает интервал времени, в течение которого необходимо удерживать клавшиу нажатой, чтобы клавиатура начала повторять символ. Ползунок Скорость повтора (Repeat time) определяет интервал повторения символа по истечении времени задержки.

Замечание

Деления на шкапах ползунков Задержка перед началом повтора символа и Скорость повтора соответствуют значениям параметров rate и delay, описание которых можно найти а дополнении на прилагаемом компакт-диска.

В диалоговом окне также находится текстовое поле, посредством которого можно проверить измененные параметры до их утверждения п системе. Щелкните 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.

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 <А> составляет IEh, код останова будет 9Eh. С помощью этих кодов система опделяет конкретную нажатую клавишу илн комбинацию нескольких одновременно нажатых клавиш.

В компьютере AT контроллер клавиатуры 8042 п>еобразует текущий скан-код в один из предусмотренных в системе скан кодом 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.