CN110308826A - 一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法 - Google Patents

一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法，属于电子技术领域，包括建立交互白板系统，通过在主控设备中设置HID键盘模拟模块，预设按键执行流程，并根据按键执行流程模拟键盘真值表KeyCode(i)和用于表示按键按下或释放状态的状态集KeyState(i)，实现组合按键功能，解决了在交互白板系统实现免驱动模拟键盘输入指令集的技术问题，本发明通过通用的HID底层协议即可在白板交互系统中实现功能组合键，能够通过USB接口设置任意多个按键组合以及按键按下或者释放的时间间隔，从而大大的提高了交互白板的使用效率。

Description

一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种交互白板系统的免驱动 模拟键盘输入指令集方法。
背景技术
随着交互白板领域产品的应用越来越广泛，其操作的便捷性与简 易型越来越受到用户的关注，交互白板领域经常使用的一些快捷键， 如打开屏幕键盘、PPT书写/擦除、打开画板等，这些功能的实现基 本需要用户通过操作键盘或者红外光电笔来逐步实现，使用效率远远 没有达到产品设计的初衷，目前市场上存在三种相对操作方便的技 术：
第一种：有一专利号为2013101602136、名称为“一种电子白板 系统的免驱动定位校准引导方法及其装置”的专利，其充分公开了一 种既不需要驱动软件就可即插即用，也不需要应用软件就可以实现定 位校准的电子白板技术，电脑上不需要安装任何驱动软件，用户通过 使用光电触控笔(信号发射器)操控白板来模拟鼠标操控电脑，这虽 摆脱了电脑鼠标的束缚，但在遇到需输入文件名，或者频繁执行某个 快捷键操作时，还仍然无法摆脱电脑键盘的束缚，用户还需要到电脑 前面操作键盘，给用户带来的不便性依然没有降低。
第二种：市场上有采用无线射频或者蓝牙通讯的带有快捷键盘的 光电触控笔，这在一定程度上可以同时摆脱鼠标与键盘的束缚，但这 些快捷键盘也只能实现一些如Ctrl、Alt、Shift等类似功能键与其 它按键的双键组合、三键组合的快捷键，但对于某个需要用到四个或 四个以上连续按键的才能实现的组合键、或者需要输入一组执行命令 的组合键，则无法实现，因此该技术的局限性非常大。
第三种：市场上有免驱便携无线蓝牙键盘，这在一定程度上虽然 解决了操作时可以脱离电脑的束缚，但还是需要用户操作相应的组合 键或其它按键的键盘输入动作，依然没有减轻用户的操作负担，另外， 因为体积较大，对于用户来说，反而增加了使用负担。
综上所述，开发一种可以预先设置一些可以一键操作的多频次应 用的组合快捷键，能够免驱动安装、即插即用、适应各种操作系统平 台的模拟键盘输入指令集的装置势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入 指令集方法，解决了在交互白板系统实现免驱动模拟键盘输入指令集 的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法，括如下步 骤：
步骤1：建立交互白板系统，交互白板系统包括上位机、显示设 备、主控设备和触控笔；
步骤2：在主控设备中设置HID键盘模拟模块，在HID键盘模拟 模块中建立HID键盘底层协议；
步骤3：主控设备通过USB接口与上位机通信，并通过HID驱动 程序识别主控设备，将主控设备视为HID键盘；
步骤4：上位机检测是否已经与主控设备通信成功：是，则执行 步骤5；否，则执行步骤3；
步骤5：在主控设备中建立模拟键盘真值表KeyCode(i)、用于表示 按键按下或释放状态的状态集KeyState(i)和按键状态保持计数器 HoldingCounter；i取值为正整数；
主控设备与上位机建立通信后，首先向上位机发送包含模拟键盘 真值表KeyCode(i)和状态集KeyState(i)的数据包，数据包以数据帧的 方式发送，其步骤如下：
步骤S1：设定i的初始取值为0，预设按键状态间隔时长集 IntervalTime(i)；
步骤S2：根据i的取值，在模拟键盘真值表KeyCode(i)中获取对应 的第i个模拟键盘的真值，同时在状态集KeyState(i)中获取第i个模拟 键盘的状态；
步骤S3：将第i个模拟键盘的真值和第i个模拟键盘的状态整合 成一个数据帧，设定该数据帧为第i帧协议；
步骤S4：主控设备向上位机发送第i帧协议，同时按键状态保持 计数器HoldingCounter开始计时；上位机接收到第i帧协议后做出实 时响应；
步骤S5：根据i的取值，在按键状态间隔时长集IntervalTime(i)中 查找出对应的按键状态间隔时长IntervalTime；
主控设备判断按键状态保持计数器HoldingCounter的计数值是否 超出按键状态间隔时长IntervalTime：是，则执行步骤S6；否，则执 行步骤S5；
步骤S6：设定模拟键盘真值表KeyCode(i)中包含的所有键盘按键 的数量为n，主控设备向上位机发送的帧协议的总数为2n；
主控设备判断是否i<2n：是，则执行步骤S7，否，则执行步骤6；
步骤S7：i取值加1，按键状态保持计数器HoldingCounter清零， 执行步骤S2；
步骤6：主控设备已经向上位机完成模拟键盘输入流程，结束。
优选的，所述触控笔通过红外信号或无线射频信号与主控设备进 行通讯。
优选的，在执行步骤S2时，i的取值在模拟键盘真值表KeyCode(i) 中映射了第i个键盘按键的真值；同时，i的取值在状态集KeyState(i) 中映射了第i个键盘按键的按键按下或释放的状态。
优选的，所述上位机为安装有操作系统的台式电脑、笔记本电脑、 平板电脑或者带有操作系统的智能设备或板卡，所述操作系统为 Windows、MAC OS、IOS或Android。
本发明所述的一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方 法，解决了在交互白板系统实现免驱动模拟键盘输入指令集的技术问 题，本发明通过通用的HID底层协议即可在白板交互系统中实现功能 组合键，能够通过USB接口设置任意多个按键组合以及按键按下或者 释放的时间间隔，从而大大的提高了交互白板的使用效率，增加了使 用者操作的便捷性；本发明解决了非专业用户或者未经培训的用户无 法操作某些特殊功能键的问题，使交互白板系统从安装、调试到使用 期间用到的模拟键盘输入指令集的时候，均无需任何专用驱动软件， 并能适应不同操作系统平台，不存在软件兼容性问题；本发明不会发 生因安装或卸载驱动软件给上位机带来安全隐患的问题，也不会增加 软件数据垃圾，免去了应用软件更新升级的麻烦；本发明做到真正的 免驱动安装、与操作系统平台无关，可适应不同种类、不同操作系统 的计算机、便携电脑、平板电脑或其它智能显示设备，使得交互白板 系统的键盘功能键调用做到了即插即用。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为交互白板系统的系统构架图。
具体实施方式
由图1所示的一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方 法，括如下步骤：
步骤1：建立交互白板系统，交互白板系统包括上位机、显示设 备、主控设备和触控笔；
步骤2：在主控设备中设置HID键盘模拟模块，在HID键盘模拟 模块中建立HID键盘底层协议；
步骤3：主控设备通过USB接口与上位机通信，并通过HID驱动 程序识别主控设备，将主控设备视为HID键盘；
步骤4：上位机检测是否已经与主控设备通信成功：是，则执行 步骤5；否，则执行步骤3；
步骤5：在主控设备中建立模拟键盘真值表KeyCode(i)、用于表示 按键按下或释放状态的状态集KeyState(i)和按键状态保持计数器 HoldingCounter；i取值为正整数；
主控设备与上位机建立通信后，首先向上位机发送包含模拟键盘 真值表KeyCode(i)和状态集KeyState(i)的数据包，数据包以数据帧的 方式发送，其步骤如下：
步骤S1：设定i的初始取值为0，预设按键状态间隔时长集 IntervalTime(i)；
步骤S2：根据i的取值，在模拟键盘真值表KeyCode(i)中获取对应 的第i个模拟键盘的真值，同时在状态集KeyState(i)中获取第i个模拟 键盘的状态；
步骤S3：将第i个模拟键盘的真值和第i个模拟键盘的状态整合 成一个数据帧，设定该数据帧为第i帧协议；
步骤S4：主控设备向上位机发送第i帧协议，同时按键状态保持 计数器HoldingCounter开始计时；上位机接收到第i帧协议后做出实 时响应；
步骤S5：根据i的取值，在按键状态间隔时长集IntervalTime(i)中 查找出对应的按键状态间隔时长IntervalTime；
主控设备判断按键状态保持计数器HoldingCounter的计数值是否 超出按键状态间隔时长IntervalTime：是，则执行步骤S6；否，则执 行步骤S5；
步骤S6：设定模拟键盘真值表KeyCode(i)中包含的所有键盘按键 的数量为n，主控设备向上位机发送的帧协议的总数为2n；
主控设备判断是否i<2n：是，则执行步骤S7，否，则执行步骤6；
步骤S7：i取值加1，按键状态保持计数器HoldingCounter清零， 执行步骤S2；
步骤6：主控设备已经向上位机完成模拟键盘输入流程，结束。
优选的，所述触控笔通过红外信号或无线射频信号与主控设备进 行通讯。
优选的，在执行步骤S2时，i的取值在模拟键盘真值表KeyCode(i) 中映射了第i个键盘按键的真值；同时，i的取值在状态集KeyState(i) 中映射了第i个键盘按键的按键按下或释放的状态。
优选的，所述上位机为安装有操作系统的台式电脑、笔记本电脑、 平板电脑或者带有操作系统的智能设备或板卡，所述操作系统为 Windows、MAC OS、IOS或Android。
本实施例为上位机采用安装Windows 7/64位/SP1操作系统的 ThinkPad/T460p笔记本电脑，显示设备为由短焦投影机投射至80吋 16:9的白板上，主控设备为短焦单笔免驱动光学成像原理的交互模 块，主控设备上采用KS4838来接收键盘输入指令触发信号，红外触 控笔内置有940nm波段的、可向主控设备发送键盘输入指令触发信 号的红外载波发送电路，模拟打开屏幕软键盘功能。
以在Windows7系统打开“屏幕键盘”为例：常规方法有三种： 第一，用鼠标点击“开始”或者敲击键盘的“Win徽标”键，然后在 搜索框内用键盘输入“osk”，再回车；第二，采用输入“Win徽标 +R”快捷键，然后再输入“osk”，再回车；第三，用鼠标点击“开 始”，找到“所有程序”---“附件”---“轻松访问”---“屏幕键盘”， 依次用鼠标点击执行；这些常规方法均需要采用鼠标作为载体进行操 作；
本实施例预设键盘键值、动作和时间间隔数据，其执行流程顺序 如下：
“Win徽标”键值,键盘按下状态属性数据，延时100毫秒；
“r”键值,键盘按下状态属性数据，延时100毫秒；
“r”键值,键盘释放状态属性数据，延时100毫秒；
“Win徽标”键值,键盘释放状态属性数据，延时200毫秒；
“o”键值,键盘按下状态属性数据，延时100毫秒；
“o”键值,键盘释放状态属性数据，延时100毫秒；
“s”键值,键盘按下状态属性数据，延时100毫秒；
“s”键值,键盘释放状态属性数据，延时100毫秒；
“k”键值,键盘按下状态属性数据，延时100毫秒；
“k”键值,键盘释放状态属性数据，延时100毫秒；
“Enter”键值,键盘按下状态属性数据，延时100毫秒；
“Enter”键值,键盘释放状态属性数据，延时0毫秒；
本实施例将以上预设数据写入主控设备内，建立模拟键盘真值表 KeyCode(i)和状态集KeyState(i)，然后只要轻触一下设置在触控笔的 “屏幕键盘”轻触开关，屏幕键盘就显示在电脑屏幕上。
本实施例触控笔还可以采用设有一个以上按键的940nm红外遥控 器、采用无线射频433MHz(或2.4GHz)通讯的通讯设备。
如图2所示为交互白板系统的系统构架，其中所述主控设备包括 MCU控制器ATSAM3S2C、图像传感器PC3089和内置有窄带850nm 滤镜片的光学成像镜头，ATSAM3S2C通过PC3089以及光学成像镜头 采集分析处理红外触控笔在所述显示设备上书写或操作时产生的光 斑轨迹位置坐标后，并将所述位置坐标发送至上位机，上位机通过系 统内置通用驱动程序读取所述主控设备中的USB接口控制器的HID 描述符，主控设备被上位机识别为HID键盘设备。
触发信号接收部为设置在所述主控设备上的可以解码940nm波 段、调制基带为38KHz的红外接收器KS4838。
HID键盘模拟模块部署在MCU控制器ATSAM3S2C内。
键盘输入指令信号发射装置为设置在红外触控笔上的一940nm的 红外发光管、一微型处理器ATTINY406、两节AAA电池、LDO电路以 及一非自锁型轻触开关。当所述轻触开关被触发时，微处理器发出预 设的带有调制信息的38KHz载波信号，该载波信号再驱动940nmLED 灯发光或者熄灭，此时，940nmLED灯就会发出预设的红外编码信号， 所述主控设备上的触发信号接收部的红外接收器KS4838就会接收 到该红外编码的载波信号，所述红外接收器KS4838将所述键盘输入 指令触发命令传输至所述主控设备，所述主控设备进入模拟键盘输入 状态。
触控笔为一个在笔头装配有常开型轻触开关、笔身内容置有两节 AAA电池以及笔尖设置有850nm红外发光管的一种笔状书写装置， 在书写或操作时，轻触开关在握持力作用下接触或者抬离显示设备， 轻触开关会被导通或者断开，此时，笔尖处的850nm红外发光管就 会被点亮或者熄灭，触控笔通过在显示设备的某个位置发出红外光 斑，就可以提供给主控设备物理坐标信息。
上位机主要用于与交互白板系统的主控设备进行通信、键盘协议 处理、显示等功能，可以为台式计算机、笔记本电脑、平板电脑或者 其它带有上述操作系统的智能设备或者板卡，安装于上述上位机的操 作系统可以为Windows、Mac OS、IOS或Android。
显示设备接收上位机系统发送的内容以及光标位置并进行显示， 可以为平板电视，或者投影机以及其投射形成影像的白色墙壁、白板 或幕布。
本发明所述的一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集 方法，解决了在交互白板系统实现免驱动模拟键盘输入指令集的技术 问题，本发明通过通用的HID底层协议即可在白板交互系统中实现功 能组合键，能够通过USB接口设置任意多个按键组合以及按键按下或 者释放的时间间隔，从而大大的提高了交互白板的使用效率，增加了 使用者操作的便捷性；本发明解决了非专业用户或者未经培训的用户 无法操作某些特殊功能键的问题，使交互白板系统从安装、调试到使 用期间用到的模拟键盘输入指令集的时候，均无需任何专用驱动软 件，并能适应不同操作系统平台，不存在软件兼容性问题；本发明不会发生因安装或卸载驱动软件给上位机带来安全隐患的问题，也不会 增加软件数据垃圾，免去了驱动软件更新升级的麻烦；本发明做到真 正的免驱动安装、与操作系统平台无关，可适应不同种类、不同操作 系统的计算机、便携电脑、平板电脑或其它智能显示设备，使得交互 白板系统的键盘功能键调用做到了即插即用。

Claims (4)

1.一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：建立交互白板系统，交互白板系统包括上位机、显示设备、主控设备和触控笔；
步骤2：在主控设备中设置HID键盘模拟模块，在HID键盘模拟模块中建立HID键盘底层协议；
步骤3：主控设备通过USB接口与上位机通信，并通过HID驱动程序识别主控设备，将主控设备视为HID键盘；
步骤4：上位机检测是否已经与主控设备通信成功：是，则执行步骤5；否，则执行步骤3；
步骤5：预设按键执行流程，并根据按键执行流程在主控设备中建立模拟键盘真值表KeyCode(i)、用于表示按键按下或释放状态的状态集KeyState(i)和按键状态保持计数器HoldingCounter；i取值为正整数；
主控设备与上位机建立通信后，首先向上位机发送包含模拟键盘真值表KeyCode(i)和状态集KeyState(i)的数据包，数据包以数据帧的方式发送，其步骤如下：
步骤S1：设定i的初始取值为0，预设按键状态间隔时长集IntervalTime(i)；
步骤S2：根据i的取值，在模拟键盘真值表KeyCode(i)中获取对应的第i个模拟键盘的真值，同时在状态集KeyState(i)中获取第i个模拟键盘的状态；
步骤S3：将第i个模拟键盘的真值和第i个模拟键盘的状态整合成一个数据帧，设定该数据帧为第i帧协议；
步骤S4：主控设备向上位机发送第i帧协议，同时按键状态保持计数器HoldingCounter开始计时；上位机接收到第i帧协议后做出实时响应；
步骤S5：根据i的取值，在按键状态间隔时长集IntervalTime(i)中查找出对应的按键状态间隔时长IntervalTime；
主控设备判断按键状态保持计数器HoldingCounter的计数值是否超出按键状态间隔时长IntervalTime：是，则执行步骤S6；否，则执行步骤S5；
步骤S6：设定模拟键盘真值表KeyCode(i)中包含的所有键盘按键的数量为n，主控设备向上位机发送的帧协议的总数为2n；
主控设备判断是否i<2n：是，则执行步骤S7，否，则执行步骤6；
步骤S7：i取值加1，按键状态保持计数器HoldingCounter清零，执行步骤S2；
步骤6：主控设备已经向上位机完成模拟键盘输入流程，结束。
2.如权利要求1所述的一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法，其特征在于：所述触控笔通过红外信号或无线射频信号与主控设备进行通讯。
3.如权利要求1所述的一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法，其特征在于：在执行步骤S2时，i的取值在模拟键盘真值表KeyCode(i)中映射了第i个键盘按键的真值；同时，i的取值在状态集KeyState(i)中映射了第i个键盘按键的按键按下或释放的状态。
4.如权利要求1所述的一种交互白板系统的免驱动模拟键盘输入指令集方法，其特征在于：所述上位机为安装有操作系统的台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或者带有操作系统的智能设备或板卡，所述操作系统为Windows、MAC OS、IOS或Android。
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