track point

Transkript

track point

Vstupní zařízení
Klávesnice, myši, tačpedy a
digitizéry
X36PZA Periferní zařízení M. Šnorek
Obsah přednášky
• Klávesnice,
– PC klávesnice.
•
•
•
•
•
•
Myš.
Track Point.
Touch Pad.
Pen Computing hardware.
Technologie dotykových obrazovek.
Digitizéry a tablety.
X36PZA - Periferní zařízení
M. Šnorek
Doporučuji přečíst
• http://www.synaptics.com/technology/cps.cfm
• http://www.synaptics.com/support/507003a.pdf
M. Šnorek
Standardní PC klávesnice
• 1 Alfanumerická část (s klávesami Shift, Ctrl, Alt a Caps Lock),
• 2 funkční klávesy (Esc a F1F12),
• 3 řídicí klávesy (pohyb kursoru, Home, End, PgUp, PgDn, Ins, Del, PrtSc, Pause a Scroll Lock),
• 4 numerická část (Num Lock).
M. Šnorek
Kontaktní spínače
•
•
•
Membránový (membrána vymezuje také mechanický odpor, ~106 sepnutí),
s vodivou gumou neboli odporová (velice levné, značné mechanické
nevýhody, používaly se u starých kalkulaček, s jistou obměnou používány u
moderních klávesnic),
jazýčkový spínač (magnet + jazýčkový spínač, ~107 sepnutí).
M. Šnorek
Vibrace
U většiny typů realizace kláves nastává problém s
vibracemi kontaktů.
Přechodový jev trvá typicky 1 až 20 ms podle typu
spínače.
Filtruje se např. elektronicky (RS klopný obvod).
To je ale drahé řešení.
M. Šnorek
Bezkontaktní spínače
• Kapacitní, spolehlivý, vydrží 10 sepnutí,
• s Hallovým prvkem, podobně, ale stále odebírá značný proud,
8
• s transformátorovou vazbou, vhodný do průmyslových aplikací.
M. Šnorek
Reprezentace kláves
Kvůli značné náročnosti na počty vodičů se
používají 2 základní metody na eliminaci
(zjištění, která je sepnutá):
- jeden společný vodič (zhruba do 16 kláves),
- matice s posuvnými registry.
M. Šnorek
Problémy tohoto řešení?
• Při současném stisku většího počtu kláves nelze
stisknutou klávesu správně detekovat.
• angl. Ghosting a Masking.
M. Šnorek
Příklad konkrétního řešení
• Promyslete si algoritmus programu
mikroprocesoru obsluhujícího tento řadič
klávesnice!
M. Šnorek
PC klávesnice
Hledali jsme odpověď na otázku:
„Pracuje běžná PC klávesnice na
kapacitním či odporovém
principu?“
První pohledy a dojmy
• Inspirace „známým“ sloganem: PC
klávesnice pracuje na kapacitním principu.
• Kde je pravda?
• Kapacitní princip je nesporně náročnější na
implementaci i když ne nemožný,
• mnohem pravděpodobnější je však princip
odporový, který se dá realizovat s běžnými
jednočipovými mikroprocesory bez nutnosti
konverze signálu.
M. Šnorek
Měření ohmmetrem
• Kontaktní úprava gumových „čepiček“ je
značně vodivá – desítky až stovky .
• Povrchová úprava kontaktů na desce je
rovněž velice dobře vodivá,
• pravděpodobnost kapacitního principu se
začíná blížit nule.
M. Šnorek
Začíná být dostatek
důkazů
• Každý řádek matice je přímo připojen na
vývod mikroprocesoru a přes odpor 100 kΩ
spojen s napájením, čímž se zajišťuje
definovaná logická úroveň „1“ pro rozpojené
kontakty.
• Každý sloupec je buď přímo nebo přes diodu
spojen s vývodem mikroprocesoru, tedy
kapacitní princip definitivně prohrává.
M. Šnorek
Závěr
• Většina běžných PC klávesnic pracuje nepochybně
na odporovém principu, neboť je to z hlediska
použitých součástek nesporně jednodušší.
M. Šnorek
PC Keyboard konektor
Computer
Signals
DI N41524, Femaleat
Computer, 5-pin DI N 180°
6-pin Mini DI N PS2 Style
Femaleat Computer
Clock
1
5
Data
2
1
NC
3
2,6
GND
4
3
+5V
5
4
Shield
Shell
Shell
M. Šnorek
Přenosový protokol rozhraní
PC klávesnice
• Sériový, asynchronní (izosynchronní), ale ne
RS 232!
• Jeden Start bit (vždy 0), 8 datových bitů,
jeden bit liché parity,
• pak jeden stop bit (vždy 1).
• Tedy celkem 10 bitů.
M. Šnorek
Myš
… je také vstupním zařízením!
•
•
•
•
Historie, vývoj
Princip funkce
Vylepšení, nové technologie
Budoucnost
M. Šnorek
Historie, vývoj
„Objevitel“: Douglas Engelbart, Stanford, 60. léta.
70. léta, Xerox Palo Alto Research Center.
80. léta, Apple – uvedení na trh pro Macintosh.
přelom 80./90. let – MS Windows 3.1.
Dnes: nejrozšířenější vstupní zařízení (spolu s
klávesnicí),
• nepostradatelná pro běžná GUI.
•
•
•
•
•
M. Šnorek
Princip funkce
•
Myš převádí pohyby ruky
do signálů použitelných
pro počítač.
Hlavní součásti:
•
•
•
•
•
koule,
válečky,
dříky a kódové kotouče,
infračervená LED +
fotoelektrické snímače,
základní čip, tedy řadič
myši i současně „velkého“
rozhraní.
válečky
kódové
kotouče
M. Šnorek
infračervenéLED
infračervenésenzory
M. Šnorek
Jak se určuje směr a rychlost
pohybu?
• smr
ě ~ při přechodu LED 2 otestovat LED 1
• rychlost/vzdálenost ~ počet přechodů
M. Šnorek
Vylepšení, nové myší
technologie
•
•
•
•
•
•
Optická myš,
bezdrátová myš,
bezdrátová optická myš,
TrackPoint Mouse,
TrackBall (obsoletní technologie),
a další.
M. Šnorek
Starší optické myši
• Původní myšlenka optické myši – Apple.
• Konec 80. let – optická myš se speciální
podložkou.
• Podložka s reflexivní vrstvou a vzorkem.
• Senzory registrovaly pohyb pro „svůj“ směr,
• signál se posílal při každém přejezdu vzorku.
M. Šnorek
Optická myš
1999, uvedena optická
myš nové generace.
• Senzory zachycují
1500 snímků/sec.
Hlavní součásti:
•
•
•
•
červená LED,
CMOS senzor,
procesor digitálních
signálů.
M. Šnorek
Princip snímání obrazu a
senzorový čip (18x18)
M. Šnorek
Princip detekce pohybu
M. Šnorek
Výhody optické myši
• Neobsahuje pohyblivé součásti menší
pravděpodobnost selhání,
• nedostane se dovnitř nečistota.
• Zvýšená rozlišovací schopnost senzorů
plynulejší odezva,
• nevyžaduje podložku, funguje na téměř
každém povrchu.
M. Šnorek
Budoucnost
• grafická studia využívají vstupní zařízení pro
3D vstup
Myš fy Logitech
• Space Mouse, SpaceBall (3 osy)
• 6D Mouse - 6 stupňů volnosti:
• pohyb v ose x
• pohyb v ose y
• pohyb v ose z
• náklon podél podélné osy
• otáčení podél vertikální osy
• stoupání/spád podél příčné osy
(roll),
(yaw),
(pitch).
M. Šnorek
Prstová vstupní zařízení Track Points a Touch Pads
Track point - přínos IBM
•
•
•
Pracuje na odporovém principu,
tlakem (až ve třech směrech) se mění odpor materiálu snímače.
Vydrží až 107 akcí.
Analogový
výstup
Sensor
Zesilovač
μ-processor
Částečněintegrovaný obvod
Integrovaný obvod
PS/2 nebo
RS232
Příklad obvodu: Philips TPM 754 or 749 µP
M. Šnorek
Typické umístění
Track point sensor
Mouse buttons
M. Šnorek
Terminologie
Standardní terminologie (IBM, …)
“track point” for track point device
“touchpad” for touchpad device
Dell terminologie
“trackstick pointing device” for track point
device
“trackpad” for touchpad device
M. Šnorek
Touchpad a jeho snímací
plocha
Pracujena principu zmny
ě kapacity!
Prst
Izolační dotyková
plocha
Track point
Rastrové
vodiče
Podložka
M. Šnorek
Pen Computing
Zajímavá a dnes oblíbená
aplikace
Počátky Pen Computingu
1975
M. Šnorek
Pen Input Hardware
• Užívá některou z těchto
technologií snímání:
– elektromagnetické
(magnetické),
– elektrické,
– ultrasonické,
– optické (čárové kódy).
PEN
I NK
PAPER
PAD
M. Šnorek
Komerční Pen Systems
Virtual I nk’sMimio(ultrasonic) Wacom’sPL500 (magnetic)
Cross’ CrossPad (magnetic) Anoto’sPen (optical bar code)
M. Šnorek
Nastupující PC
M. Šnorek
Elektromagnetické (magnetické)
snímání
Magnetic Field
LCTank in
Pen
Array of
Magnetic
Coils in Pad
2000 dpi relative
100 dpi absolute
200 Hz rate
M. Šnorek
Ultrasonické snímání
250 dpi relative
50 dpi absolute
300 Hz rate
Ultrasonic
Microphone
Ultrasonic
Speaker
(40 kHz)
Measure
timeof arrival
and triangulate
M. Šnorek
Elektrické snímání
Ordinary ink is
naturally conductive
12 mm
Paper
Electric
field
TRANSMITTER
RECEIVER
Design target
250 dpi relative
50 dpi absolute
100 Hz rate
455 kHz
30 Volts
ADC Mux Amp
Oscillator
M. Šnorek
Pen Hardware Taxonomy
T e c h n o lo g y
Pen
Paper
Pad
Com m ent
M a g n e t ic
S p e c ia l N o r m a l
S p e c ia l
U lt r a s o n ic
S p e c ia l
E le c t r ic
N orm al N orm al
S p e c ia l
O p t ic a l
I nterf erom et
er
O p t ic a l
Bar Cod e
N orm al
D o m in a n t in
m arket
E f f e c t e d b y a ir
currents
T ip c o n t a c t h a r d
to detect
R e la t iv e t r a c k in g
S p e c ia l S p e c ia l
N orm al
P a g e t r a c k in g
M. Šnorek
Technologie dotykových
obrazovek
Historie
• “Objevitel” senzoru "Elograph” je Dr.
Sam Hurst, University of Kentucky, v
roce 1971.
• I první dotykovou obrazovku
zkonstruoval v roce 1974 Dr.Hurst.
M. Šnorek
Odporová dotyková
obrazovka
M. Šnorek
SAW - s povrchovou vlnou
•
SAW - Surface acoustic wave.
M. Šnorek
Optická dotyková
obrazovka
1.
Obvykle infračervená
M. Šnorek
Kapacitní
M. Šnorek
Srovnání technologií
• Odporové jsou velmi oblíbené do
průmyslových aplikací.
• Infračervené se používaly spíše dříve.
• Kapacitní nereagují na prsty v
rukavicích.
• Tuto nectnost nemají SAW.
M. Šnorek
Digitizéry a tablety
Specifikace
• Opačná funkce ke grafickým zapisovačům:
• odměřování a vstup souřadnic bodů do
počítače.
• Digitalizují se technické výkresy, fotografie,
rentgenové snímky atd.
• Výrazně vyšší přesnost než použití
světelného pera,
• rovný povrch pracovní plochy.
M. Šnorek
Kategorie
• Velkoplošné digitizéry
– digitalizace dat z velkých výkresů,
– využití grafického zapisovače se
zaměněnou kreslicí hlavou.
• Stolní digitizéry – tablety
– domácí použití,
– snímacím čidlem ručně pohybuje operátor.
• Specializované digitizéry
– 2D s pohyblivým médiem,
– 3D užívané na pracovištích CAD/CAM.
M. Šnorek
Složení
• Snímací čidlo a tlačítko, kterým operátor
určuje okamžik digitalizace.
• Pracovní plocha a převod sloužící ke
snímání polohy čidla,
• řadič a připojovací elektronika,
• může být i displej, na němž se zobrazují
informace o souřadnicích,
• při nespřažené práci digitizéru vnější paměť
digitalizovaných dat.
M. Šnorek
Převod polohy na číselný údaj
Použití potenciometru - odporový princip.
Snímací čidlo je spojeno s běžcem,
měřené napětí se převádí AČ převodníky.
Nevýhoda: malá rozlišovací schopnost,
výhoda: nízké náklady.
Pravoúhlý snímací systém nahrazen
dvoupákovým mechanismem polárního
systému.
• Použití kódových kotoučů v provedení pro
absolutní nebo přírůstkové
snímání.
M. Šnorek
•
•
•
•
•
•
Převod polohy na číselný údaj
M. Šnorek
Absolutní snímání
• V kterémkoliv okamžiku lze zjistit polohu
snímače.
• Kódové pravítko s binárním kódem.
• Nevýhoda: může poskytovat falešné
informace.
• Kódové pravítko s Grayovým kódem.
• Výhoda: mění se vždy jen jeden bit.
M. Šnorek
Přírůstkové snímání
• Pravítko nebo kotouč
jsou jednodušší,
• snímací zařízení si
musí pamatovat
předchozí polohu.
• Dvojice posunutých
čidel je kvůli zjištění
směru pohybu.
M. Šnorek
Elektromagnetické řešení
převodu - s rastrem
M. Šnorek
Elektromagnetické řešení
převodu - s meandrem
• Umožňuje pouze
přírůstkový režim
činnosti,
• zato jeho konstrukce je
jednodušší.
• Jakou může
dosáhnout rozlišovací
schopnost?
M. Šnorek
Elektrostatický digitizér
• Využívá se kapacity
mezi vodiči rastru a
snímacího čidla.
• určení polohy čidla
podle relativní
hodnoty signálu
• relativní hodnota
signálu -> příspěvky
od jednotlivých vodičů
rastru.
M. Šnorek
Akustický
• Akustický: využívá šíření zvukových vln
vzduchem.
• Použití pro prostorovou 3D digitalizaci.
M. Šnorek
Surface-Lit AccuTab (GTCO)
• Snímací plocha 914 mm x 1219 mm,
• rozlišení 0.00025 in [4000 lpi],
• interfejs RS-232. X36PZA - Periferní zařízení
M. Šnorek
LCD tablet Cintiq (Wacom)
M. Šnorek
Tablet PC
M. Šnorek
Tablet PC 2.
M. Šnorek

track point

Transkript

Podobné dokumenty

Vodoměry B Meters

zde ke stažení

CZ 1881 CSD - Viroplastic CZ, as

motorola mpm-100 - Motorola Solutions

Svět tisku

SCI-AQUA DIW dočišťovací jednotka s elektronickým řízením

Elektrická zařízení v prostředí s nebezpečím výbuchu

Produktový manuál