Klávesnice
Klávesnice je základním rozhraním pro komunikaci mezi uživatelem a počítačem. To platí pro většinu elektronických zařízení, ať počítače PC či Apple, nebo jiná elektronická zařízení, která mívají klávesnici zjednodušenou a upravenou speciálně pro potřeby těchto zařízení. Řeč bude dále výhradně o klávesnicích počítačových.
První klávesnice, která byla vstupním rozhraním pro komunikaci s počítačem byla uvedena na trh v roce 1980 s počítačem IBM PC. Princip funkce a celková podoba této klávesnice se do dnešní doby nijak významně nezměnily.
Vývoj:
- PC/XT klávesnice
Byla používána u prvních počítačů IBM PC. Tento typ klávesnice je rozdělen na tři části.
- Pole abecedních znaků
Obsahuje základní znaky abecedy, speciální znaky a speciální klávesy.
- Funkční klávesy
Speciální klávesy (F1 - F10)
- Část kurzorových kláves
Ovládají pohyb kurzoru na obrazovce.
- Pole abecedních znaků
- PC/AT klávesnice
Je klávesnicí, která se používá dodnes. Má 101 či 102 kláves (101 americká klávesnice, 102 kláves má klávesnice evropského typu), které lze rozdělit již do čtyř bloků.
- Pole abecedních znaků
Stejně jako u XT klávesnice obsahuje základní znaky abecedy, některé speciální znaky ($,#,@,&,*,...) a speciální klávesy (Shift, Ctrl, Alt, Enter).
- Funkční klávesy
Mají stejnou funkci jako u XT klávesnice, tzn. speciální funkce náležející používanému programu. Zde jich oproti předcházejícím deseti je již dvanáct (F1 – F12).
- Kurzorové klávesy
Ovládají pohyb kurzoru na obrazovce. Počítají se sem i klávesy Insert, Delete, Home, End, Page Up a Page Down.
- Kurzorové a numerické klávesy
Je blok na pravém konci klávesnice, který může sloužit k zadávání číslic nebo po stisku klávesy NumLock, která se zde také nachází dojde k přepnutí tohoto numerického bloku do režimu obyčejných kurzorových kláves.
Rozdíl mezi XT a AT klávesnicí spočívá hlavně v tom, že XT klávesnice sama obsahuje mikroprocesor, ale AT klávesnice využívá mikroprocesor zabudovaný na základní desce. Z toho vyplývá, že tyto typy klávesnic nejsou zpětně kompatibilní.
- Pole abecedních znaků
- Rozšířená AT klávesnice
Se začala objevovat s nástupem Microsoftu a jejich operačního systému Windows. Má 104 kláves, tzn. že přibyly 3 klávesy se speciální funkcí v systému Windows. Jde o dvě klávesy s logem Windows a jednu tzv. klávesu místní nabídky.
- Rozšířená AT multimediální
Obsahuje další klávesy určené např. pro přímé ovládání zvukové karty (nastavování hlasitosti, ovládání přehrávání CD, …), klávesy pro spouštění www prohlížeče, atd… Vlastně nejde o nic jiného než o další přidané klávesy či malá tlačítka, jejichž funkce přímo závisí na operačním systému a hlavně použitých ovladačích, které určují jakou akci která nová klávesa udělá.
- Ergonomická AT klávesnice
Může to být jakákoliv z předcházejících popsaných AT klávesnic. Hlavní rozdíl je v tom, že klávesnice je tvarována tak, aby při dlouhém psaní co nejvíce omezovala únavu rukou a zabraňovala nepřirozenému držení rukou. Pro lidi, kteří píší dlouhé texty je toto jistě dobrá volba. Jinak to ovšem mohou vidět hráči počítačových her či lidé, kteří píší tzv. dvěma prsty. Pro ty je tato klávesnice spíše obtěžujícím problémem.
- Bezpečnostní klávesnice
Jsou obyčejné AT klávesnice a jediný rozdíl je, že mají v sobě zabudovaný některý z možných autorizačních systémů, např. čtečku Smart karet nebo senzor rozpoznávající otisky prstů. Tyto klávesnice najdou využití všude tam, kde je třeba speciálního zabezpečení systému, pokud nechceme kupovat přídavné zabezpečovací zařízení. Takto je jednoduše součástí klávesnice.
- Klávesnice pro notebooky
Tyto klávesnice se vyznačují tím, že kvůli malým rozměrům počítače neobsahují numerickou část, ale tu je možné zapnout funkční klávesou na části s abecedními znaky (alfanumerická část). K těmto počítačům lze přikoupit přídavnou numerickou klávesnici, která se připojí pravděpodobně na rozhraní USB.
Typy připojení klávesnic:
- Konektor DIN
Jde o stejný konektor, který se používal k přenosu zvuku před příchodem konektorů Jack. Toto byl první způsob připojení klávesnice použitý už u klávesnice XT. Dnes lze takovéto klávesnice najít ještě u mnoha starších počítačů PC. Konektor DIN má 5 vodičů z nichž 4 jsou využity.
- PS/2 (MiniDIN6)
Nástupce konektoru DIN, má 6 vodičů, 4 využité. V dnešní době se již DIN u nových počítačů nepoužívá, takže všechny základní desky obsahují pouze PS/2 konektor. Malou nevýhodou může být, že konektory PS/2 pro klávesnici a myš jsou stejné a lze si je poměrně snadno splést. Vždy by ale měly být označeny (u některých výrobců barvou), aby se toto nestalo.
- USB
Klávesnici lze připojit i prostřednictvím rozhraní USB. S tím ale vyvstal problém jak používat klávesnici i v prostředí, které USB nepodporuje (MS-DOS, sám program pro nastavování BIOSu, atd…). To bylo vyřešeno implementací podpory USB klávesnice přímo do základu počítače, tj. do BIOSu. Stačí v nastavení aktivovat podporu USB klávesnice a ta začne pracovat v jakémkoliv prostředí. Výhodou může být i to, že USB klávesnice může obsahovat rozbočovač, ke kterému lze připojit další zařízení.
- Bezdrátové klávesnice
Skládá se z jednotky, která se připojí k počítači a ze samotné klávesnice. Základní jednotka se připojí na rozhraní PS/2 či USB a s klávesnicí komunikuje pomocí infračerveného nebo radiového přenosu. Dnes se více používá radiový přenos, protože oproti infračervenému není třeba přímá viditelnost mezi vysílačem a klávesnicí.
Pokud se nám stane, že klávesnici nelze připojit k počítači který máme z důvodu odlišných rozhraní, lze zakoupit redukci (PS/2 => DIN, DIN => PS/2) a nemusíme měnit klávesnici.
Způsob komunikace klávesnice s operačním systémem a BIOSem:
Každá klávesa má přiřazen SCAN kód, po stisku klávesy je tento kód na portu klávesnice, odkud si ho vezme obsluha přerušení. Ta jej převede do ASCII kódu a uloží do bufferu (vyrovnávací paměti) příslušné hodnoty. SCAN kód určuje fyzickou klávesu na klávesnici, např. když obsluha přerušení přečte z portu klávesnice hodnotu 44, jedná se o písmeno z. Ve SCAN kódu se nerozlišuje malé a velké písmeno (např. klávesa z má stejný SCAN kód jako klávesa Z). Podle stavu klávesy CAPS LOCK, příp. SHIFT se rozliší, zda se jedná o velké nebo malé písmeno. ASCII kód je množina 256 čísel, které reprezentují jednotlivé znaky. Vyrovnávací paměť klávesnice (buffer) je oblast paměti o velikosti 32 B v datové oblasti BIOSu. Těchto 32 B tvoří kruhovou frontu, do které se ukládají znaky stisknuté na klávesnici v pořadí ASCII a SCAN kód. Ukládají-li se znaky rychleji, než dokáže PC zpracovat, buffer se zaplní a počítač vydá zvukový signál. Příznaky klávesnice jsou 2 B, které jsou obrazem současného stavu klávesnice. Tyto adresy jsou součástí datové oblasti BIOSu.
Mechanismy rozpoznávající stisk a návrat klávesy:
Existují dva základní způsoby, jakým elektronika klávesnice rozpoznává, zda byla stisknuta klávesa. První je kontaktní (mechanický) a druhý bezkontaktní (kapacitní).
- Mechanické rozpoznávání stisku klávesy
Tyto klávesnice používají obyčejné mechanické či membránové spínače. Při stisku klávesy dojde k sepnutí spínače a tím uzavření el. obvodu, při jejím uvolnění se obvod rozpojí. V případě obyčejných mechanických spínačů stisk klávesy tento spínač jednoduše sepne. Klávesnice membránová má pod klávesami tři spojené fólie, kde první a třetí fólie obsahuje vodivé cesty, které jsou odděleny fólií druhou ve které jsou otvory aby klávesa dopadající na první fólii mohla tuto spojit s folií třetí a uzavřít el. obvod.
Mechanický a membránový spínač
- Klávesnice s kapacitní vazbou
Zde dochází pod klávesou k měření kapacity na speciální citlivé vrstvě kovu, která tvoří kondenzátor. Pokud se klávesa přiblíží k této vrstvě, změní se kapacita tohoto prvku a to je elektronikou vyhodnoceno jako stisk klávesy. S těmito klávesnicemi se příliš nesetkáme, protože nevýhodou je zvýšená cena. Nicméně takovéto klávesnice mají vysokou životnost, protože mají minimum mechanických prvků, kterými jsou vlastně pouze samy klávesy.