Загальна характеристика та класифікація клавіатур
Клавіатуру (keyboard) призначено для введення в комп'ютер інформації від користувача.
Клавіатура є найбільш важливим пристроєм введення інформації. Поширено два типи розкладки клавіатури:
1. Машинописна («неправильна») розкладка в точності повторює розкладку друкарської машинки. Буква «ё» розташовується в нижньому правому куті, а крапка з комою винесена на верхній ряд.
2. Розкладка Windows («правильна») вперше з'явилася в операційній системі з однойменною назвою. Буква «ё» була перенесена в дальній лівий кут, а на її місце помістили клавіші з часто вживаними знаками крапки і коми.
У стандартному виконанні існують 3 типи клавіатур :
- клавіатура PC і XT − 83 клавіші без індикаторів, доданих на пізніших розробках (Num Lock, Caps Lock);
- клавіатура АТ − 84 клавіші, що відрізняється появою додаткової клавіші SysRec і індикаторів Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock, а також двонаправленим інтерфейсом з системною платою, що забезпечує програмування параметрів клавіатури і її діагностику;
- розширена клавіатура − 101/102 клавіші, використовувана для моделей АТ і PS/2 і є сучасним стандартом. Інші розширені клавіатури можуть мати 104, 105 або 122 клавіші.
Клавіші розширеної клавіатури розділені на 5групи (рис.11.1):
Рисунок 11.1. Групи клавіатури ПК
1.Функціональні клавіші.
2.Алфавітно-цифрові клавіші.
3.Клавіші спеціального призначення.
4.Клавіші керування курсором і клавіші редагування.
5.Додаткова цифрова група клавіш.
Виділяють, ще й і шосту зону клавіатури − поле індикації.
Уведення даних із клавіатури в комп'ютервиконують так.
Під комп'ютерною клавіатурою знаходяться ґрати (матриця) з провідників (рис. 11.2).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ………
2 А
4 С
5 В
Рисунок 2.1. Матриця клавіатури
Місце розташування букв А, В, С на цій матриці може бути описано відповідним кодом (скан-код) :
А - 23d ; В - 55d; С - 410d
Кожна клавіша розміщена над перетині двох провідників і в разі натискання замикає електричне коло.
Оскільки струм при цьому проходить як по вертикальному, так і по горизонтальному провідниках ґрат, контролер клавіатури стежить тільки за рядками ґрат, яких менше, ніж стовпців.
Схема декодування контролера, що містить мікропроцесор, перевіряє, чи не натиснуто яку-небудь клавішу, постійно опитуючи рядок незалежно від того, працює користувач з клавіатурою чи ні.
Якщо натиснуто яку-небудь клавішу, що замкнула ланцюг, схема декодування, запам’ятавши номер рядка, починає опитувати стовпці, причому стан натискання цієї клавіші фіксується доти, доки клавішу не буде відпущено, а опитування клавіатури продовжуватиметься, тобто в цьому разі можна зафіксувати одночасне натискання двох чи більше клавіш.
У пам'яті ROM контролера клавіатури (зазвичай ємністю 8 Кбайт) зберігається таблиця відповідності номера рядка і стовпця натиснутої клавіші її коду.
Так, наприклад, якщо натиснуто другу клавішу в третьому стовпці, то буде знайдено код букви q. Якщо натиснуто більше однієї клавіші, то також шукається відповідність клавіш визначеному коду. Свої коди мають праві і ліві клавіші - Shift, Alt чи Ctrl,а також комбінація цих клавіш з якою-небудь іншою клавішею. Так, якщо одночасно з клавішею, що відповідає букві q, буде натиснуто клавішу Shift(першу клавішу в п'ятому ряду), то буде знайдено код букви Q. Однобайтові чи двобайтові коди окремих клавіш і комбінацію клавіш називають скан-кодами.
Скан-код − це код, присвоєний кожній клавіші, за допомогою якого драйвер клавіатури розпізнає, яка клавіша була натиснута.
Для перших 128 символів скан-код збігається з кодом ASCII.
Кожна клавіша генерує два типи скан-кодів: код натискання, коли клавіша натискається, і код звільнення, коли клавіша відпускається. Якщо клавіша залишається натиснутою протягом деякого часу, то через певні проміжки часу контролер повторно генерує скан-код клавіші.
Скан-коди передаються в комп'ютер за фактом натиснення і відпуску клавіш.
При натисненні передається її скан-код, тобто номер ідентифікує її розташування на клавіатурі, після її відпуску передаються 2 байти:
1-й байт - містить ознаку відпуску - F0;
2-й байт - не модифікований скан - код.
1-й байт (F0) 2-й байт
Генерувальні скан-коди нагромаджуються в буферній пам'яті контролера клавіатури (зазвичай ємність цієї пам'яті 15байт), а потім передаються в контролер клавіатури на материнській платі. Контролер може перевизначити код деяких клавіш, наприклад, якщо діє російське чи українське розміщення клавіатури, замість символу q згенерується символ й. Потім контролер посилає дані операційній системі, що або обробляє їх сама, або передає прикладній програмі. Якщо клавіатура підтримує технологію Plug&Play, контролер материнської плати може запросити відомості, що зберігаються в пам'яті ROM клавіатури.
Контролер на материнській платі може не тільки приймати, але й передавати дані, щоб повідомити клавіатурі різні параметри, які може настроїти користувач, наприклад, частоту повторення скан-коду натиснутої клавіші.
Роз'єм клавіатури може бути таких типів:
- звичайна 5-ти контактна розетка DIN(рис.2.2а)
- малогабаритна розетка mini-DIN(рис.2.2б);
а - ХТ, АТ;
б - PS/2.
Рисунок 2.2. Роз’єми підключення клавіатури
- тонкий круглий 6-контактний конектор PS/2, який підключається в плати ATX (для того, щоб не сплутати гніздо з гніздом мишки, роз'єми забарвлені в різні кольори: для клавіатури - фіолетовий);
- плоский прямокутний роз’єм USB.
По електричному інтерфейсу, клавіатури ХТ і АТ співпадають, а по логічному вони не сумісні. Клавіатура PS/2 відрізняється від АТ тільки роз'ємом. У іншому − повний збіг.