[发明专利]一种对源自用户按键动作的信息流进行处理和转换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据输入设备(键盘、鼠标等)或对源自用户按键动作的信息流进行处理和转换的方法。本发明可用于键盘或鼠标内置的嵌入式控制器及其嵌入式软件、电脑主机的接口控制电路及其驱动程序、操作系统或应用程序。

背景技术

对于现代的电子数字处理设备——如个人电脑、PDA或手机等——而言，输入设备——如键盘鼠标等——将用户的动作转换为数字信号并且送给电脑主机等设备。从用户的敲击动作开始，到屏幕上出现应用程序的响应，要经过许多步骤的处理。

以PS/2键盘为例。用户的动作所直接触发的最原始的数字信号往往表现为键盘内部内嵌的集成电路的输入管脚的电平变化，这些源源不断的原始的数字信号作为源自用户的信息流，要经过许多步骤的转换和处理，才能最终使应用程序做出响应。图1列举了一种典型的对源自用户的键盘敲击的信息流的处理过程。首先键盘内部内嵌的集成电路将其输入管脚的电平变化转换为扫描码(scancode)信息，通过PS/2接口送往电脑主机；电脑主机的PS/2接口电路接收扫描码信息，PS/2键盘的驱动程序将扫描码信息转换为操作系统可以识别的键码(keycode)信息；操作系统根据键码向应用程序发出消息通知它发生了按键事件；应用程序收到消息后，做出响应，如将用户输入的字符回显在屏幕上等等。

在信息流被转换的过程中，不一定是一个扫描码的数据包对应一个键码的数据包、再对应一个按键事件。每个转换者都可以实现一些实用的功能。例如Linux下的控制台(console)的驱动程序会丢弃无用的shift键的按下/松开动作(即shift被按下过程中，没有字母键或数字键被同时按下)，不输出任何键码。例如Windows操作系统会拦截Print Screen被按下的事件，不将它送给任何应用程序。许多支持录制和回放键盘宏的工具可以通过操作系统的钩子(hook)实现在用户按下一个预定义键(如F12)时，向应用程序发出预定义的一系列的按键事件。键盘宏的也可以实现在键盘内部的控制器内，如Kinesis公司提供一种带有闪存的键盘，可以存储若干个预定义的键盘宏，这些键盘宏可以被键盘上特殊的按键触发。另外，几乎所有的计算平台都实现了持续按键时的自动重复(Auto Repeat)功能，即某个按键在某个时刻T被按下时，立刻送出一个“按下”的事件；此后若该键一直被按下直到T+Tu时刻，则发出第二个“按下”的事件，之后若该键依然被按住不动，则每经过Tv时间，就再发出一个“按下”的事件，直到该键被松开。这种功能往往由操作系统实现，但也可以由别的信息流转换者实现。

综上，对源自用户的信息流在多个层次上进行多个步骤的转换，对于方便用户的使用起到了关键的作用。

当前业界标准的键盘设计及对源自键盘的信息流的处理存在两个主要的缺点。

第一个缺点是键盘的布局不尽合理。在日常使用的101、104或107标准键盘中，虽然有一百个以上的按键，但用双手五指能够较容易够着的键并不多。要敲击Esc和F1-F12键，以及上下左右的方向键、Insert、Delete、Home、End、Page Up和Page Down键等，都需要将四根手指全部挪开基本键位(即A、S、D、F、J、K、L和；)并且手掌根部离开原来放置的位置，敲击后再将手指和手掌根部重新放回到原位上。这不仅缓慢，而且容易出错。不仅如此，键盘操作不熟练的人和手掌不够大的人，甚至无法准确地敲击数字键(同时也是负责输入某些符号的键)、退格键(Backspace)和～、+、-、{、}、[、]等符号键，因此需要从屏幕转移视线到键盘上，根据键帽上的标记来寻找。

为了弥补这种缺点，有很多新的设计方案改变键帽的布局，将许多功能键放置在由大拇指控制的位置上。但是由于拇指的定位能力相对较差，依然摆脱不了转移视线来寻找准确键帽的需要。另外一些优化键盘的设计方案都需要对键帽做较大的改动，导致只有那些需要长时间使用键盘工作的人才会尝试适应新键帽布局，新式键盘的市场较小又同工业标准制造过程不同，因此制造新式键盘所需的成本大大高于标准键盘。

另一种弥补的方法是用组合键(Key Combination，也称快捷键(shortcut)或热键(hotkey))来实现上下左右的方向键、Insert、Delete、Home、End、Page Up和Page Down等键的功能。例如专门为程序员设计的程序Emacs。