问标准键盘的基本工作原理

计算机键盘的功能就是及时发现被按下的键，并将该按键的信息送入计算机。键盘中有发现下按键位置的键扫描电路，产生被按下键代码的编码电路，将产生代码送入计算机的接口电路，这些电路统称为键盘控制电路。依据键盘工作原理，可以把计算机键盘分为编码键盘和非编码键盘：键盘控制电路的功能完全依靠硬件自动完成，这种键盘称为编码键盘，整个键盘处理程序由查询程序、传送程序、译码程序三部分组成

cpu与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为i/o接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在cpu的同步控制下工作，接口电路比较简单；而i/o设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指i/o接口。一、i/0接口的概念1.接口的分类i/o接口的功能是负责实现cpu通过系统总线把i/o电路和 外围设备联系在一起，按照电路和设备的复杂程度，i/o接口的硬件主要分为两大类： 1）i/o接口芯片这些芯片大都是集成电路，通过cpu输入不同的命令和参数，并控制相关的i/o电路和简单的外设作相应的操作，常见的接口芯片如定时／计数器、中断控制器、dma控制器、并行接口等。2）i/o接口控制卡有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件，或者直接与cpu同在主板上，或是一个插件插在系统总线插槽上。按照接口的连接对象来分，又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。2.接口的功能由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，cpu在与i/o设备进行数据交换时存在以下问题： 速度不匹配:i/o设备的工作速度要比cpu慢许多，而且由于种类的不 同，他们之间的速度差异也很大，例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。 时序不匹配:各个i/o设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传 输数据，无法与cpu的时序取得统一。 信息格式不匹配:不同的i/o设备存储和处理信息的格式不同，例如可以分 为串行和并行两种；也可以分为二进制格式、acsii编码和bcd编码等。 信息类型不匹配:不同i／o设备采用的信号类型不同，有些是数字信号，而 有些是模拟信号，因此所采用的处理方式也不同。 基于以上原因，cpu与外设之间的数据交换必须通过接口来完成，通常接口有以下一些功能： 1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应cpu与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或ram芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输； 2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换； 3）能够协调cpu和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数／模或模／数转换器等； 4）协调时序差异； 5）地址译码和设备选择功能； 6）设置中断和dma控制逻辑，以保证在中断和dma允许的情况下产生中断和dma请求信号，并在接受到中断和dma应答之后完成中断处理和dma传输。 3.接口的控制方式 cpu通过接口对外设进行控制的方式有以下几种： 1）程序查询方式 2）中断处理方式 3）dma（直接存储器存取）传送方式 二、常见接口 1.并行接口 目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是36针接头而是25针d形接头。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。 现在有五种常见的并口：4位、8位、半8位、epp和ecp，大多数pc机配有4位或8位的并口，许多利用intel386芯片组的便携机配有epp口，支持全部ieee1284并口规格的计算机配有ecp并口。 标准并行口4位、8位、半8位: 4位口一次只能输入4位数据，但可以输出8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。 epp口（增强并行口）:由intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、lan适配器、磁盘驱动器和cdrom 驱动器等。 ecp口（扩展并行口）:由microsoft、hp公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用dma（直接存储器 访问）。 目前几乎所有的586机的主板都集成了并行口插座，标注为 paralle1或lpt1，是一个26针的双排针插座。 2.串行接口 计算机的另一种标准接口是串行口，现在的pc机一般至少有两个串行口com1和com2。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此长距离的通信应使用串行口。通常com1使用的是9针d形连接器，而com2有些使 用的是老式的db25针连接器。 3.磁盘接口 1）ide接口 ide接口也叫做ata端口，只可以接两个容量不超过528m的硬盘驱动器，接口的成本很低，因此在386、486时期非常流行。但大多数ide接口不支持dma数据传送，只能使用标准的pci／o端口指令来传送所有的命令、状态、数据。几乎所有的586主板上都集成了两个40针的双排针ide接口插座，分别标注为ide1和ide2。 2）eide接口 eide接口较ide接口有了很大改进，是目前最流行的接口。 首先，它所支持的外设不再是2个而是4个了，所支持的设备除了硬盘，还包括cd－rom驱动器磁盘备份设备等。 其次，eide标准取消了528mb的限制，代之以8gp限制。 第三，eide有更高的数据传送速率，支持pio模式3和模式4标准。 4.scsi接口 scsi（smallcomputersysteminterface）小计算机系统接口，在做图形处理和网络服务的计算机中被广泛采用scsi接口的硬盘。除了硬盘以外，scsi接口还可以连接cd－rom驱动器、扫描仪和打印机等，它具有以下特点： ●可同时连接7个外设； ●总线配置为并行8位、16位或32位； ●允许最大硬盘空间为8.4gb（有些已达到9.09gb）； ●更高的数据传输速率，ide是2mb每秒，scsi通常可以达到5mb每秒，fastscsi（scsi－2）能达到10mb每秒，最新的scsi－3甚至能够达到40mb每秒，而eide最高只能达到16.6mb每秒； ●成本较ide和eide接口高很多，而且，scsi接口硬盘必须和scsi接口卡配合使用，scsi接口卡也比ied和eide接口贵很多。 ●scsi接口是智能化的，可以彼此通信而不增加cpu的负担。在ide和eide设备之间传输数据时，cpu必须介入，而scsi设备在数据传输过程中起主动作用，并能在scsi总线内部具体执行，直至完成再通知cpu。 5.usb接口 最新的usb串行接口标准是由microsoft、intel、compaq、ibm等大公司共同推出，它提供机箱外的热即插即用连接，用户在连接外设时不用再打开机箱、关闭电源，而是采用“级联”方式，每个usb设备用一个usb插头连接到一个外设的usb插座上，而其本身又提供一个usb插座给下一个usb设备使用，通过 这种方式的连接，一个usb控制器可以连接多达127个外设，而每个外设间的距离可达5米。usb统一的4针圆形插头将取代机箱后的众多的串/并口（鼠标、modem）键盘等插头。usb能智能识别usb链上外围设备的插入或拆卸。除了能够连接键盘、鼠标等，usb还可以连接isdn、电话系统、数字音响、打印机以及扫描仪等低速外设。三、i/o扩展槽i/o扩展槽即i/o信号传输的路径，是系统总线的延伸，可以插入任意的标准选件，如显示卡、解压卡、modem卡和声卡等。通过i/o扩展槽，cpu可对连接到该通道的所有i／o接口芯片和控制卡寻址访问，进行读写。 根据总线的类型不同，主板上的扩展槽可分为isa、eisa、mac、vesa和pci几种。1）isa插槽 2）eisa插槽 3）vesa插槽 4）pci插槽 白色，与vesa插槽一样长，与isa插槽平行，不需要与isa插槽配合使用，而且只能插入pci控制卡。由于主板的空间有限，pci插槽要占用isa插槽的位置

键盘是我们在操作电脑时最常用到的标准输入设备，虽然它只起到向计算机存储器输送字符和命令的作用，但是它的作用不容小视，包含的学问也真不少。 键盘的内部有一块微处理器，它控制着键盘的全部工作，比如主机加电时键盘的自检、扫描，扫描码的缓冲以及与主机的通讯等等。当一个键被按下时，微处理器便根据其位置，将字符信号转换成二进制码，传给主机和显示器。如果操作人员的输入速度很快或CPU正在进行其它的工作，就先将键入的内容送往内存中的键盘缓冲区，等CPU空闲时再从缓冲区中取出暂存的指令分析并执行。 按照按键方式的不同键盘可分为接触式和无触点式两类。 接触式键盘就是我们通常所说的机械式键盘，它又分为普通触点式和干簧式。普通触点式的两个触点直接接触，从而使电路闭合，产生信号；而干簧式键盘则是在触点间加装磁铁，当键按下时，依靠磁力使触点接触，电路闭合。与普通触点式键盘相比，干簧式键盘具有响应速度快、使用寿命长、触点不易氧化等优点。无触点式键盘又分为电容式、霍尔式和触摸式三种。其中电容式是我们最常用到的键盘类型，它的触点之间并非直接接触，而是当按键按下时，在触点之间形成两个串联的平板电容，从而使脉冲信号通过，其效果与接触式是等同的。电容式键盘击键时无噪声，响应速度快，但是价格很高一些。 按照代码转换方式键盘可以分为编码式和非编码式两种。 编码式键盘是通过数字电路直接产生对应于按键的ASCII码，这种方式目前很少使用。非编码式键盘将按键排列成矩阵的形式，由硬件或软件随时对矩阵扫描，一旦某一键被按下，该键的行列信息即被转换为位置码并送入主机，再由键盘驱动程序查表，从而得到按键的ASCII码，最后送入内存中的键盘缓冲区供主机分析执行。非编码式键盘由于其结构简单、按键重定义方便而成为目前最常采用的键盘类型。由此多姿多彩的多媒体键盘便应运而生，这些键盘通常出现在品牌机上，如联想、同方、海尔、海信等，品牌机的“单键上网”也是基于此原理。另外像Acer、爱国者一些厂商也单独生产许多型号的多媒体键盘。 关于键盘的学问还有很多，不过对于绝大多数电脑爱好者来说，掌握以上这些关于键盘的知识就足够了，这对于我们更好地选购、使用、修理和维护键盘是非常必要的。