[发明专利]一种可方便地进行模式转换的键盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据输入设备，特别是用做电子计算机输入设备的键盘。本发明涉及到键盘的工业设计，以及键盘内置的嵌入式控制器及其嵌入式软件、电脑主机的键盘接口控制电路及其驱动程序、操作系统或应用程序内部处理按键信息的部分。

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，当前的电子计算机系统支持对源自键盘的信息流在多个层次上进行多个步骤的复杂转换，从而方便了用户的使用。在用户看来，某项“键盘”的功能，实际上往往是由上述的信息流转换者实现的。计算机系统的复杂处理和控制能力，也使得某些不可能由纯机械构成的打字机来实现的功能变成了可能。

当前超便携个人计算机(Ultra Mobile Personal Computer，UMPC)的键盘设计面临挑战。

UMPC的体积很小，采用七到十英寸的显示屏，宽度从22厘米到27厘米不等。由于宽度很小，设计出方便使用的键盘变得困难。当前标准的键帽宽度为19到19.5毫米，成年人可以正常地使用。当键帽宽度缩小至17毫米时，则成年人必须通过练习来适应之。当键帽宽度缩小至15毫米时，成年人几乎无法正常使用了。而UMPC的宽度，只能允许15到17毫米的键帽，导致使用很不方便。部分UMPC干脆放弃集成键盘，改用触摸屏，但触摸屏往往会限制用户的输入速度。部分UMPC采取外接便携式键盘的做法，但外接式键盘会影响UMPC的便携性。

本发明提出一种方法，利用对键盘按键信息的转换，实现复杂的控制功能，使得在22厘米的宽度内用标准大小的键帽来构成键盘成为可能，从而使得UMPC更加实用。同时本发明也可以使传统的台式机键盘更加方便实用。

发明内容

本发明的核心思想是，利用双手拇指配合产生的特定按键动作序列，来切换键盘的工作模式，以重用为数较少的按键。

众所周知，传统的键盘上，同一按键在不同工作模式下具有不同含义。如右侧的小键盘区在Numlock为开的情况下可输入数字，为关时表示上下左右或翻页键等；如Capslock为开的情况下输入大写字母，为关时输入小写字母。

在有限空间内用标准大小的键帽来构成键盘，不可避免地要减少按键的数目。但是传统键盘上的按键的所有功能又必须全部被实现，利用多个不同模式来复用按键是常用的手段。