5.2.3. Контроллер интерфейса клавиатуры
Обмен данными между процессором и клавиатурой организует контроллер интерфейса клавиатуры. В ряде случаев он объединяется с контроллером мыши. Примерами таких контроллеров являются микросхемы [2]:
8042 – Контроллер интерфейса клавиатуры;
8242 – контроллер интерфейса клавиатуры и мыши.
Контроллер интерфейса клавиатуры состоит из двух регистров: регистра данных и регистра состояния и команд. Регистр данных (адрес 60h) обеспечивает считывание данных, принимаемых по интерфейсу и возврат данных контроллером при поступлении в него команд. Регистр состояния и команд (адрес 64h) имеет два режима: чтение (R) и запись (W). В режиме записи в него помещается командный байт, определяющий режим работы контроллера. В режиме чтения этот регистр становится регистром состояния, биты которого имеют следующее назначение:
бит 0 – признак заполнения (OBF) выходного буфера клавиатуры (1 – буфер полон);
бит 1 – признак готовности контроллера к приёму данных или команды (0 – входной буфер полон, 1 – контроллер готов к приёму данных);
бит 2 – системный флаг, устанавливается в 0 при включении питания и в 1 программно (что означает завершение системного прерывания ResetOK);
бит 3 – признак последней записи (0 – данные, 1 – команда);
бит 4 – признак запирания клавиатуры (0 – заперта);
бит 5 – пауза для передатчика;
бит 6 – пауза для приёмника;
бит 7– ошибка чётности при обмене с клавиатурой.
Приняв посылку от клавиатуры, контроллер выполняет трансляцию скан-кода в набор Set#0, если это разрешено командным байтом, а затем записывает единицу в бит OBF, что приводит к созданию запроса прерывания клавиатуры IRQ1. В ответ программа в процессоре считывает данные из регистра 60h. При получении от процессора команды на возврат данных контроллер также устанавливает бит OBF в единицу, это опять-таки генерирует запрос прерывания IRQ1, после чего следует считывание данных из регистра 60h.
5.2. Принципы работы и организация мыши
В настоящее время существует много разновидностей манипуляторов типа "мышь". К ним можно отнести и трекбол – перевёрнутую мышь, размещённую на клавиатуре или в отдельном устройстве.
Классическая механическая мышь (рис. 5.7) представляет собой подвижную платформу (1), в дне которой имеется отверстие. В отверстии находится резиновый шарик (2), с которым соприкасаются пластмассовые валики (4), на которых находятся кодирующие диски с прорезями (5).
Диски находятся в промежутках оптопар, образованных светодиодами (6) и фототранзисторами (7). При движении мыши шарик вращает кодирующие диски, которые своими прорезями создают световые импульсы, преобразующиеся в электрические фототранзисторами. Микросхемы, находящиеся внутри мыши выполняют первичную обработку импульсов и создают код перемещения мыши по вертикали и горизонтали. Для подачи команд мышь имеет две, три и более кнопок (3).
Изначально мыши присоединялись к системной плате через последовательный порт Com. В дальнейшем появились мыши, присоединяющиеся к системной плате через порт PS/2, через порт USB, через инфракрасный порт и через радиопорт. Кроме того, появились комплекты, состоящие из мыши и коврика, присоединяющегося к системной плате через USB порт. В коврике такой мыши помещёна большая плоская катушка провода, через которую электромагнитным излучением подаётся питание в мышь и снимается с неё информация.
б)
а)
Рис. 5.7. Схема устройства механической мыши (а) и кодирующий диск (б)
Развитие конструкции мышей шло в двух направлениях: увеличение командных кнопок и совершенствование устройств преобразования. Первый путь привёл к появлению кнопки-колёсика скроллинга, кнопки х2 для подачи одним нажатием команды "двойной щелчок" и ряд других. Второй путь привёл к появлению оптических мышей, у которых шарик заменён оптопарой, состоящей из светодиода и фототранзистора. Светодиод подсвечивает поверхность, по которой перемещается мышь, а фототранзистор воспринимает отражённый свет. Т.к. отдельные фрагменты поверхности имеют разную отражающую способность, на выходе фототранзистора появляются импульсы постоянного тока. Далее работа мыши аналогична работе классического варианта.
По интерфейсу различают несколько видов мышей: Bus Mouse, Serial Mouse1, PS/2-Mouse и USB Mouse. Первый из них предусматривает присоединение мыши непосредственно к системной шине ISA многопроводным кабелем через специальный адаптер мыши. Сама мышь имеет только оптопары и кнопки. Всю обработку информации выполняет адаптер. Интерфейс Serial Mouse предусматривает подключение мыши четырёх проводным кабелем через последовательный COM-порт. Интерфейс USB Mouse использует для подключения мыши USB-порт. Для создания USB-порта может использоваться отдельный контроллер USB. В настоящее время контроллер USB встраивается в одну из микросхем чипсета1 компьютера. В любом случае контроллер USB в конечном счёте присоединяется к системной шине. Аналогичная ситуация наблюдается и в случае инфракрасного порта и радиопорта.
В любом случае необходимо организовать взаимодействие мыши с процессором. Мышь PS/2 использует контроллер мыши, который часто совмещается с контроллером интерфейса клавиатуры 8242 (рис. 5.8). Мышь PS/2 использует две линии для обмена данными: Clock – линию синхронизирующих сигналов и Data – линию передачи данных в последовательном коде. Передаваемые сигналы однополярные, напряжение питания равно +5В.