Презентация, доклад на тему Клавиатура, устройство и принцип работы

клавиш (буквенные, цифровые, функциональные и т.д.)
В мультимедийных клавиатурах кроме стандартных клавиш добавлены мультимедийные. Такие клавиатуры упрощают работу с мультимедиа
Игровые клавиатуры рассчитаны для применения в играх.
Так же при выборе клавиатуры можно обратить внимание на ее технические параметры.

клавиатура -  электронная клавиатура без отдельных механических движущихся частей, выполненная в виде плоской, обычно гибкой, поверхности с нанесённым на неё рисунком клавиш. Мембранная клавиатура обычно состоит из трёх слоёв. На двух из них нанесены проводящие дорожки. Третий, изолирующий слой является разделяющим. В местах, где располагаются клавиши, он имеет вырезы, позволяющие дорожкам верхнего и нижнего слоёв соприкасаться при нажатии. Толщина слоёв клавиатуры обычно не больше толщины бумаги или картона.
Достоинства: очень низкой стоимостью, исключительной, способностью к изгибанию, высокой надёжностью и практически идеальной защищённостью от грязи и влаги.
Недостаток: почти полное отсутствие тактильной обратной связи, что существенно затрудняет безошибочный и слепой набор.

 

клавиатур такого типа не очень защищены от пыли и влаги. Достоинство: долговечность работы - основным преимуществом механических клавиатур.

между мембранными и механическими, где вместо нижней мембраны используют печатную плату.
Лазерные клавиатуры
Состоит из маленького ящичка-проектора, который позволяет вывести изображение клавиатуры на любую ровную поверхность. Передача данных идёт по воздуху(беспроводная).

Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное соединение.
Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки клавиатуры.
Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе действия устройства принимающего сигнал.
В клавиатурах с соединением Bluetooth используется технология Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с радиочастотным и инфракрасным соединением.

клавиатур данного типа учитывают естественное положение рук во время набора
Гибкие. — Клавиатура выполненная из нетоксичной высокоэластичной силиконовой резины и похожа на своеобразный коврик с выступами различной формы.
Они хорошо защищены от загрязнений(водонепроницаема), легко чистятся и сравнительно легко переносят удары. Бесшумны и в некоторых реализациях имеют подсветку клавиш.
Но есть и минусы: для того чтобы нажать клавишу, нужно приложить несколько большее усилие, чем на обычной клавиатуре. Нажатие должно приходиться строго в центр.

определенную электрическую цепь.
Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала.
Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля).
Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размеров 1 байт.
Подключение клавиатуры к системной плате производится с помощью разъема DIN или mini-DIN.
На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема — контроллер клавиатуры.

 Принципы работы клавиатуры

подключения, используют системные драйвера класса клавиатуры для обработки не зависимых от аппаратной части операций. Данные драйвера называются драйверами класса, так как обеспечивают требуемые системой, но не зависимые от аппаратной реализации требования к конкретному классу устройств.
Соответствующий функциональный драйвер (драйвер порта) реализует зависимую от конкретного устройства поддержку выполнения операций ввода-вывода. В ОС Windows для x86-платформ реализован единый драйвер системной клавиатуры (i8042) и мыши.
Стек драйверов для Plug and Play PS/2-клавиатуры
Стек драйверов содержит (сверху вниз):
Kbdclass — верхнеуровневый фильтр-драйвер класса клавиатуры;
опциональный верхнеуровневый фильтр-драйвер класса клавиатуры;
i8042prt — функциональный драйвер клавиатуры;
корневой драйвер шины.

основными задачами которого являются:
обеспечение общих и аппаратно-независимых операций класса устройств;
поддержка Plug and Play, поддержка управления питанием и Windows Management Instrumentation (WMI);
поддержка операций для legacy-устройств;
одновременное выполнение операций более чем одного устройства;
реализация class service callback routine, которая вызывается функциональным драйвером для передачи данных из входного буфера устройства в буфер данных драйвера класса устройств.
В ОС Windows 2000 и старше функциональным драйвером для устройств ввода, использующих PS/2-порт (клавиатуры), является драйвер i8042prt, основные функции которого следующие:
обеспечение аппаратно-зависимых одновременных операций PS/2-устройств ввода (клавиатуры и мыши разделяют общие порты ввода вывода, но используют разные прерывания, процедуры обработки прерываний (ISR) и процедуры завершения обработки прерываний);
поддержка Plug and Play, поддержка управления питанием и Windows Management Instrumentation (WMI);
поддержка операций для legacy-устройств;
вызов class service callback routine для классов клавиатуры и мыши для передачи данных из входного буфера данных i8042prt в буфер данных драйвера класса;
вызов набора функций обратного вызова, которые могут реализовать драйвера-фильтры высокого уровня для гибкого управления устройством.

состоит из:
физического объекта устройства клавиатуры (PDO), созданного драйвером шины (в данном случае, шины PCI) – \Device\00000066;
функционального объекта устройства клавиатуры (FDO), созданного и присоединенного к PDO драйвером i8042prt — неименованный объект (unnamed);
опциональных фильтр-объектов устройства клавиатуры, создающихся фильтр-драйверами клавиатуры, разрабатываемыми сторонними разработчиками;
верхнеуровневого фильтр-объекта устройства класса клавиатуры, созданного драйвером класса Kbdclass – \Device\KeyboardClass0.

поток необработанного ввода (Raw Input Thread, RIT), который является частью системного процесса csrss.exe
IRQ 1 (interrupt service routine, ISR) - процедуру обработки прерывания, зарегистрированную в системе драйвером i8042prt.
У стека клавиатуры всегда есть по крайней мере один ожидающий завершения IRP, и находится он в очереди драйвера Kbdclass

механизм перехвата событий с использованием особой функции (таких как передача сообщений Windows, ввод с мыши или клавиатуры) до того, как они дойдут до приложения. Эта функция может затем реагировать на события и, в некоторых случаях, изменять или отменять их.
Функции, получающие уведомления о событиях, называются фильтрующими функциями и различаются по типам перехватываемых ими событий.
Прикрепление одной или нескольких фильтрующих функций к какому-нибудь хуку называется установкой хука.
Для установки и удаления фильтрующих функций приложения используют функции Win32 API SetWindowsHookEx и UnhookWindowsHookEx.
Цепочка хуков — это список указателей на фильтрующие функции (специальные функции обратного вызова, определяемые приложением).

клавиатуре до появления символов на экране можно представить следующим образом:
Операционная система при старте создает в системной процессе csrss.exe поток необработанного ввода и системную очередь аппаратного ввода.
Поток необработанного ввода в цикле посылает запросы чтения драйверу класса клавиатуры, которые остаются в состоянии ожидания до появления событий от клавиатуры.
Когда пользователь нажимает или отпускает клавишу на клавиатуре, микроконтроллер клавиатуры фиксирует нажатие/отпускание клавиши и посылает в центральный компьютер скан-код нажатой клавиши и запрос на прерывание.
Системный контроллер клавиатуры получает скан-код, производит преобразование скан-кода, делает его доступным на порту ввода-вывода 60h и генерирует аппаратное прерывание центрального процессора.
Контроллер прерываний вызывает процедуру обработки прерывания IRQ 1, — ISR, зарегистрированную в системе функциональным драйвером клавиатуры i8042prt.
Процедура ISR считывает из внутренней очереди контроллера клавиатуры появившиеся данные, переводит скан-коды в коды виртуальных клавиш (независимые значения, определенные системой) и ставит в очередь вызов отложенной процедуры I8042KeyboardIsrDpc.
Как только это становится возможным, система вызывает DPC, которая в свою очередь вызывает процедуру обратного вызова KeyboardClassServiceCallback, зарегистрированную драйвером класса клавиатуры Kbdclass.
Процедура KeyboardClassServiceCallback извлекает из своей очереди ожидающий завершения запрос от потока необработанного ввода и возвращает в нем информацию о нажатой клавише.
Поток необработанного ввода сохраняет полученную информацию в системной очереди аппаратного ввода и формирует на ее основе базовые клавиатурные сообщения Windows WM_KEYDOWN, WM_KEYUP, которые ставятся в конец очереди виртуального ввода VIQ активного потока.
Цикл обработки сообщений потока удаляет сообщение из очереди и передает его соответствующей оконной процедуре для обработки. При этом может быть вызвана системная функция TranslateMessage, которая на основе базовых клавиатурных сообщений создает дополнительные «символьные» сообщения WM_CHAR, WM_SYSCHAR, WM_DEADCHAR и WM_SYSDEADCHAR.