CN105653074A - 计算机系统的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种“个人微型计算机”类型的计算机系统(2)的控制装置(1)，其中至少由一组用户借助于“无线鼠标”类型的多个“指向装置”(4)与系统(2)无线连接。每个“指向装置”通过通信通道由用户操纵，并将代表该指向装置的移动和连接的二进制数据序列发送到接口装置(6)，该接口装置(6)与计算机系统(2)的通信端子(7)相连。该控制装置(1)进一步包括由基准用户选择一个或多个指向装置(4)并使其它指向装置不工作的装置(10)，该控制装置的特点在于，选择装置(10)包括至少一个专用软件模块(11)，以及接口装置(6)包括至少一个射频通信模块(12)，优选为符合IEEE？802.15.1或IEEE？802.15.4标准的通信模块。本发明的控制装置(1)特别适用于集体性介绍微型计算机和集体培训使用软件。

Description

计算机系统的控制装置
技术领域
本发明涉及一种通过指向装置(特别是无线鼠标类型的指向装置)来控制计算机系统(优选个人微型计算机类型)的装置。
背景技术
众所周知，计算机系统的控制装置在于通过鼠标、跟踪球(trackball)或其它指向装置来移动光标，以便在系统屏幕上指定代表要执行功能的目标、符号、或菜单元件。
这些基本的指向装置，在微处理领域大多为人们所熟知，都仅涉及到信息处理系统的单独使用。人们认识到通过设置几个由网络连接的中央处理单元可使多人协同工作。然而，即使工作是集体进行，每个人都通过她/他自己的指向装置亲自来控制每个中央处理单元。
日本专利申请JP8221194和JP9146703中描述了可实现几个人使用同一中央处理单元的系统。传统的微型计算机可接收来自多个无线鼠标的指令。为此，实施了分时无线电传输技术。当各种鼠标收到与中央处理单元相连的基站发送的对应于其自己代码的识别码时，它们就可以连续发送自己的数据。预期其用于教学和游戏。
另一个示例是日本专利申请JP10040002，该申请介绍了在同一个窗口中同时操作几个鼠标。
一组指向装置控制一个信息处理系统的概念呈现出非常有趣的前景，特别是在教学方面。与其它学科的教学相反，数据处理操作使得其成为目前综合课程之迫切需求。培训更适合设立在实践学习课程的基础上，在此期间，学生们可以分成两人或三人的小组，在完整的微型计算机上学习。为了让许多学生能从一开始就受益，于是，需要在专业化教室内永久安装大型硬件资源，并带有许多电源插头。
相反，JP9146703,JP8221194和JP10040002号专利文献中介绍的上述无线鼠标系统可允许使用更传统的计算机初始化操作方法。每个学生都使用鼠标，在教员的控制下，学习如何使用图形界面，该接口的图像可经过适配数字处理外围设备(如视频投影仪)投放到大屏幕上。
其经济优势是显而易见的：即只需一个信息处理系统就足够了，该系统由一个手提式微型计算机组成。不再需要专用房间，而且，这种设备可以在任何房间快速安装。
然而，这种经济优势也有一定限制，因为上述系统并没有为该目标而进行优化。
为了完全满足教学的需要，国际专利申请WO02/10897公开了一种计算机系统的控制装置，其由一组用户通过几个鼠标类型的指向装置来控制，不需要与系统进行有线连接。每个指向装置经由通信端子同与系统相连的控制台进行红外通信。使用一种多频传输技术和跳频(frequencyhopping)编码。系统的图形界面被投放到一个用于公共视频显示的大屏幕上。控制台包括可拆卸接收器喇叭(receiverhorn)，后者可以增强距离，以及一套可选择一个或多个鼠标的开关，用于控制不同形状和/或色彩的一个或几个光标。红外连接的优点是可完全抗无线电干扰。
近距离无线电链路技术的最新发展，特别是符合IEEE802.15.1(蓝牙)和IEEE802.15.4(ZigBee)标准的那些链路技术，以及微型计算机操作系统的发展，都分别使软件组件和/或无线连接有可能替换WO02/10897文件中所介绍的系统的所有开关和/或部分有线连接，以利于当存在射频干扰条件时能更容易地设置和使用这种系统。
发明内容
为此，本发明旨在优化信息处理系统控制装置的设计。
本发明的目的在于提供信息处理系统(优选个人微型计算机类型的处理系统)的控制装置，该控制装置装置设有图形界面，主控键盘，主指向装置和至少一个通信端子，至少由用户组通过数个指向装置来实施控制，无需与所述系统采用有线连接，指向装置优选无线鼠标类型，每个所述指向装置由每个所述用户来操纵并通过通信信道将代表所述指向装置的位移和状态的二进制数据序列发送到与所述通信端子相连的接口装置。该装置进一步包括由基准用户选择一个或多个指向装置并可切断其它指向装置的装置。
作为本发明的一个目的，计算机系统控制装置的突出特点是，选择装置包括至少一个专用软件模块，以及接口装置包括至少一个射频通信模块，优选为符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准的模块。
较佳地，这种专用软件模块读取来自主控键盘和/或主指向装置的输入信息。
作为替代方案，选择装置包括选择盒，该选择盒由第一射频链路(优选符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准)连接到接口装置，该选择盒设有使基准用户选择一个或多个指向装置，并切断其他指向装置的开关。
在这种情况下，选择盒可以是无线数字字母键盘。
在另一个形式的根据本发明的计算机系统控制装置中，通信信道至少由设在接口装置内的射频通信模块装配而成。
然后，这些接口装置包括至少一个接口盒，该盒至少设有射频通信模块。
较佳地，接口盒通过串行链路(特别是USB型)，或者通过第二射频连接(优选符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准)连接到通信端子。
接口盒优选设有允许基准用户选择一个或多个指向装置并使其它装置不工作的开关。
在另一个形式的根据本发明的计算机系统控制装置中，通信信道优选红外链路，而接口装置包括电子盒，该电子盒用于接收由指向装置通过红外链路发出的二进制数据序列，并通过射频通信模块将二进制数据序列发送到通信端子。
在某些形式的根据本发明的计算机系统控制装置中，专用软件模块包括在至少一个图形界面的窗口中允许基准用户选择一个或多个指向装置并使其它装置不工作的用于模拟开关的指令。
与背景技术相比，对于专家来讲，这几个主要技术特征使得本发明所提供的优点显而易见。
附图说明
图1为根据本发明由一组用户控制的计算机系统的装置的示意图；
图2为本发明第一较佳实施例的示意图，该实施例使用符合ZigBee标准的射频通信模块。
图3为本发明的第二较佳实施例的示意图，该实施例使用符合蓝牙标准的射频通信模块。
图4为本发明的第三较佳实施例的示意图，该实施例使用符合ZigBee标准的射频通信模块，并使用符合该标准的第一射频连接的选择盒。
图5为本发明的第四较佳实施例的示意图，该实施例使用了选择接口盒，该选择接口盒包含符合ZigBee标准的通信模块并使用符合蓝牙标准的第二射频连接。
图6为本发明的第五较佳实施例的示意图，该实施例使用了由指向装置和接收器电子盒之间的红外链路形成的通信信道，电子盒设有符合蓝牙标准的通信模块。
图7为本发明的第六实施例的示意图，该实施例使用了由指向装置和提供有符合蓝牙标准的模块的接收器电子盒之间的红外链路形成的通信信道，用来与通过USB连接和与计算机系统相连的选择接口盒进行通信。
图8为图4所示的本发明第三较佳实施例的选择盒硬件结构示意图。
图9为图5所示的本发明第四较佳实施例的选择接口盒的硬件结构示意图。
图10为图7所示的本发明第六较佳实施例的选择接口盒硬件结构示意图。
图11为图6和图7分别所示的本发明第五和第六较佳实施例的接收器电子盒的方框图。
图12为由本发明第四和第六较佳实施例的选择接口盒传送的并由第四和第六较佳实施例的接收器电子盒接收的数据的取样帧的象征性示意图。
图13为图2所示的根据本发明的控制装置第一实施例所控制的计算机系统软件结构简化图。
图14为图3所示的根据本发明的控制装置第二实施例所控制的计算机系统软件结构简化图。
图15为图4所示的根据本发明的控制装置第三实施例所控制的计算机系统软件结构简化图。
图16为图5和图6所示的根据本发明的控制装置第四或第五实施例所控制的计算机系统软件结构简化图。
具体实施方式
参考图1至图16以详细说明本发明的各种特性。
图1示出了控制装置1的一般概念。微型计算机2包括带有图形界面3的操作系统，图形界面可使用户通过屏幕显示和指向装置4与操作系统实现互动。与中央单元的通信端子7相连的接口装置6接收指向装置4发出的信号5。微型计算机还包括主指向装置8和主控键盘9。
根据本发明的控制装置1包括由基准用户可选择一个或多个指向装置并可断开其它指向装置的选择装置10。为此，选择装置包括至少一个专用软件模块11。
接口装置6包括至少一个符合IEEE802.15.1标准(称之为“蓝牙”)，或IEEE802.15.4标准(称之为“ZigBee”)的射频通信模块12。
在图2所示的本发明第一较佳实施例中，射频通信模块12符合ZigBee标准。
其包括插入到手提式微型计算机14的USB端口的ZigBee型USB加密狗(dongle)13，以接收来自一组符合该通信标准的无线鼠标15的信号，其市场有售。
微型计算机14包括专用软件模块11，该模块在其屏幕上产生模拟开关17的窗口16，以允许基准用户选择一个或多个具有应用软件控制功能的鼠标15，并只要点击一次便可使其它鼠标失效。
在图3所示的本发明第二较佳实施例中，接口装置6包括数个符合蓝牙标准的射频通信模块12。
这些模块包括插入到与手提式微型计算机14相连的USB集线器19内的蓝牙USB加密狗18，并接收来自一组符合该标准的无线鼠标20的信号，这些模块市场有售。
一组三十二个鼠标20必需配有数个蓝牙加密狗18，例如，因为根据该标准，主控制器不能支持七个以上的从属装置。
如同本发明的第一较佳实施例，便携式微型计算机14设有专用软件模块11，以在使用操作系统的图形界面3时选择带有导线的鼠标。
在图4所示的本发明第三较佳实施例中，如同在本发明第一较佳实施例中一样，接口装置6只包括一个符合ZigBee标准的射频通信模块，该模块包括ZigBee型USB加密狗13，用于接收符合该标准的一组无线鼠标15的信号。
在该实施例中，选择装置10包括通过符合ZigBee标准的第一射频连接22而连接到接口装置6上的选择盒21。
装有开关23的选择盒21因此通过USB的ZigBee型加密狗13与微型计算机14进行通信。基准用户通过该盒21选择带有导线的ZigBee型鼠标。
选择盒21优选采用专用控制台的形式，但是，选择盒也可以是一种标准的ZigBee型键盘。
在图5所示第四实施例中，一组ZigBee无线鼠标与由符合该标准的射频通信模块12组成的选择接口盒24进行通信。
选择接口盒24通过符合蓝牙标准的第二射频连接25连接到微型计算机14上，以保证有足够的带宽发送来自所有ZigBee型鼠标15的数据。
为此，微型计算机14设有USB蓝牙加密狗26。专用盒24包括(如前面实施例所述)用于选择工作鼠标的开关23。
在图6所示本发明第五较佳实施例中，无线鼠标27和接口装置之间的通信信道是一个红外链路。
接收器电子盒28接收并处理由红外鼠标27发出的信号，而对应于鼠标移动及其按钮状态的二进制数据序列通过宽带蓝牙连接29传送至微型计算机14。
为此，微型计算机14的通信端子与包括USB蓝牙加密狗30的射频通信模块相连，接收器电子盒包括符合该标准的收发器31。
同在第一和第二实施例中一样，微型计算机14包括专用软件模块11，用于在图形界面3的帮助下选择工作鼠标，该图形界面3用于模拟控制台16,17。
在图7所示的本发明第六实施例中，无线鼠标27和接口装置6之间的通信信道也是红外链路。但是，接收器电子盒28通过符合蓝牙标准的收发器31和选择接口盒32进行通信，后者通过USB连接33连接到微型计算机14上。
如图第三和第四实施方式，选择接口盒32包括用于选择工作鼠标的开关23。
图8,9和10为图4,5和7分别所示的本发明第三、第四和第六较佳实施例的接口盒和/或选择盒硬件结构示意图。
图8的选择盒21设置在IRQ可编程微型控制器34的周围。当控制台键盘35a的其中一个开关23被激活时，所产生的IRQ就由微型控制器34进行处理并经由系统总线36来开始键盘35a状态的采集。操纵的开关的识别和状态信息由串行外设接口SPI从微型控制器34发送到符合ZigBee标准的收发器模块37上。一组指示灯35b中的与所启动开关相关的状态灯经由内部总线36由微型控制器34进行更新。
选择接口盒24(其结构如图9所示)接收来自所有ZigBee鼠标15的信号，识别并多路传输这些信号，并将所形成的数据帧通过蓝牙连接25发送到微型计算机14。因此，其包括微型控制器38，用于在串行外设接口SPI上接收符合ZigBee标准的收发器模块39发出的鼠标的二进制数据序列，并在选择后经由串行通信接口SCI将这些数据重新发送到蓝牙收发器模块40。数据的选择(即工作鼠标的数据选择)，由一组与系统总线42相连的开关41来实线。鼠标15的工作/非工作状态由一组指示灯43显示。
选择接口盒32(如图10所示结构)通过符合蓝牙标准的链路接收由接收器电子盒28传送的红外鼠标27的二进制数据序列，并通过USB串行链路33将这些数据序列发送到微型计算机14。为此，选择接口盒32包括微型控制器44，符合蓝牙标准的收发器模块45和通过串行通信接口SCI1,SCI2连接到微型控制器44上的USB接口模块46。选择接口盒32还包括连接在系统总线49上的一组开关47和一组指示灯48，以使基准用户操纵鼠标27工作。
图6和图7所示本发明第五和第六实施例使用了接收器电子盒28，其硬件结构如图11所示。红外接收器模块50检测红外鼠标27所发出的红外光信号，该红外接收器模块50包括光电二极管和放大器。信号处理单元51对接收到的模拟信号进行采样和处理，然后以多路传输形式将对应于鼠标27的二进制数据序列发送到符合蓝牙标准的收发器模块52。
图12示出了多路数据帧的结构。每个鼠标27的横向方向X1,X2和纵向方向Y1,Y2上的位移量以二进制字53,54编码，该二进制字包括每个数据字专用的标题字段55。每个鼠标的按钮B1的状态以及转轮的移动Z1，都是按同样方式以专用数据字56,57编码。每个数据字56,57，或每组数据字53,54，都在其前面有一个标题字58，该标题字包括与数据字53,54,56,57的标题字段55不同的专用标题字段59。标题字58包括在标题字段58后面的数据发射鼠标的识别字段60，以及在标题字段58之后的包含数据的类型(位移X,Y,或Z,按钮状态)的类型字段61。
这种帧结构等同于在选择接口盒24和图5所示本发明第四实施例的微型计算机14之间通过蓝牙链路25传输的数据结构，也等同于选择接口盒32和图7所示本发明第六实施例的微型计算机14之间通过USB串行链路33传输的数据结构，只是在这种情况下，只传送所选择的鼠标数据。
图13示出了由图2所示装置控制的微型计算机14的简化了的软件结构。
操作系统62(诸如微软公司的Windows)都可以支持ZigBee无线鼠标15驱动器的多个实例63，以及所使用的ZigBee加密狗13专用的驱动器。操作系统62的本机鼠标系统65可以使基准用户通过主鼠标或触控板来控制微型计算机14。
在Windows操作系统中，基于原始输入接口API的应用程序接口66可以使得作为HID(人性化接口装置)装置来处理的多个鼠标15的系统通过不同形式和/或颜色的光标来控制应用层67的程序。
应用层67包括用于选择工作鼠标的控制台的模拟软件68。
如图14所示，支持图3所示控制装置的微型计算机14的软件结构类似于前面的软件结构。
要使用USB集线器19和数个USB蓝牙加密狗18，就要求加载集线器19的驱动器和加密狗18的驱动器70，如果加密狗18相同时，则要求加载相同驱动器的数个实例。正如前面的设置形式，所使用的蓝牙鼠标驱动器的多个实例71可加载到操作系统62中。
如果鼠标总数为最多等于七个时，仅仅一个蓝牙USB加密狗18就足够了，且不需要USB集线器19，同样大大简化了图14的软件结构。
图15所示的软件结构对应于图14所示的装置，与图13所示结构唯一不同之处是，增加了与ZigBee型USB加密狗13相连的选择盒21的Pilot程序72。原始输入接口API66也用来连接被看作是HID外围设备的选择盒23。在该设置中，应用层67并不包括选择控制台的任何模拟软件。
图16所示软件结构为或由图5所示控制装置控制的，或由图6所示控制装置控制的微型计算机14的软件结构。在这种情况下，不同于图14所示一般情况，加载的是所使用的蓝牙USB加密狗26,30的驱动器的单一实例73。但是，在这些设置形式中，是加载选择接口盒32或接收器电子盒28专用的驱动器74。很显然，选择控制台的模拟软件68仅在只带一个红外喇叭28(horn)(图6)的控制系统1的情况下加载。
除了加载适合选择接口盒32的USB驱动器，以及管理多个光标的应用程序接口66外，图7所示的根据本发明第六实施例的控制装置1不要求专门的软件结构。
与已有技术相比，如上所述，由一组用户通过多个指向装置4(由基准用户选择的工作指向装置)控制唯一一台计算机系统的装置1的优点是，可以精确地保留这些指向装置的选择功能，主要用于教学和培训的定向用途，同时，在无线电环境和/或当地无线电信管理条例允许的情况下，通过实施符合普遍标准的近程无线电连接可提供更大的使用灵活性。
需要了解的是，本发明并不仅限于上面示例给出的实施方式；相反，其包括了权利要求书限定范围内的所有可能的各种实现方式。

Claims (12)

1.个人微型计算机类型的计算机系统(2)的控制装置(1)，该计算机系统设有图形界面(3)，主控键盘(9)，主指向装置(8)和至少一个通信端子(7)，至少由用户组通过数个无线鼠标类型的指向装置(4)来实施控制，无需与所述系统(2)采用有线连接，每个所述指向装置(4)由每个所述用户来操纵并通过通信信道(5)将代表所述指向装置(4)的位移和状态的二进制数据序列发送到与所述通信端子(7)相连的接口装置(6)，所述控制装置(1)进一步包括由基准用户选择一个或多个所述指向装置(4)并切断其它指向装置的选择装置(10)，其特征在于，所述选择装置(10)包括至少一个专用软件模块(11)，所述专用软件模块(11)位于所述计算机系统的应用层内，并与所述主指向装置(8)的第一驱动程序不同，所述计算机系统包括使指向装置控制所述应用层程序的应用程序接口，所述指向装置的数量大于7个、直到40个，以及所述接口装置(6)包括多个相同射频通信模块(12)和多个所述相同射频通信模块的相同第二驱动。
2.根据权利要求1所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述专用软件模块(11)读取来自所述主控键盘(9)和/或所述主指向装置(8)的输入信息。
3.根据权利要求1所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述选择装置(10)中的专用软件模块(11)用选择盒(21)来代替，该选择盒(21)通过第一射频连接被连接到所述接口装置(6)上，所述选择盒(21)设有允许所述基准用户选择一个或多个所述指向装置(4)并使其它指向装置不工作的开关(23)。
4.根据权利要求3所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述选择盒为无线字母数字键盘。
5.根据权利要求1所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述通信信道(5)由设在所述接口装置(6)内的所述射频通信模块(12)装配而成。
6.根据权利要求5所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述接口装置(6)至少包括接口盒(24)，该接口盒(24)设有所述射频通信模块(12)。
7.根据权利要求6所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述接口盒(24)通过串行链路，或通过第二射频连接(25)，符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准的第二射频连接(25)，连接到所述通信端子。
8.根据权利要求6所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述接口盒(24)通过USB型串行链路，或通过第二射频连接(25)，符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准的第二射频连接(25)，连接到所述通信端子。
9.根据权利要求7或8所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述接口盒(24)设有允许所述基准用户选择一个或多个所述指向装置(4)并使其它装置不工作的开关(23)。
10.根据权利要求1所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述专用软件模块(11)包括用于在所述图形界面的至少一个窗口(16)内用于模拟开关(17)的指令，以使所述基准用户选择一个或多个所述指向装置(4)和使其它装置不工作。
11.根据权利要求1所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述射频通信模块为符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准的通信模块。
12.根据权利要求3所述的计算机系统(2)的控制装置(1)，其特征在于，所述第一射频连接符合IEEE802.15.1或IEEE802.15.4标准。
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