CN1150851A - 可与多数不同主计算机一起使用的便携式计算机键盘 - Google Patents

Abstract

本发明披露的便携式计算机键盘(10)能够以三种有区别的模式：孤立模式、自动模式和传统模式进行操作。在孤立模式中，键入的信息存储在键盘上的存储缓冲器中，并可结合安装在本装置上的显示器(80)，采用一组预定的编辑键进行编辑。在自动模式中，键盘存储缓冲器中的内容采用键盘仿真技术，通过传统的键盘接头电缆(40)传输给所连接的主计算机(100)。在传统键盘模式中，键入的击键直接传输给所连接的主计算机。本发明的键盘可以与多数不同型号的主计算机相结合进行操作，并包括主计算机控制和主计算机识别，便利于与多数不同计算机的操作。还披露了本装置在等待击键处理时进入停顿或“睡眠”模式的节电技术。

Description

可与多数不同主计算机一起使用的便携式计算机键盘

本专利申请是申请号为07/912，163，1992年7月10日专利申请的部分继续申请，原专利申请正在审查中。

本发明一般涉及计算机键盘，更具体地涉及能与多数不同型号主计算机以孤立、自动和主模式操作的便携式计算机键盘。

个人计算机系统对于美国的教育系统有着广泛的影响。即便在初级中学和高级中学中，数个个人计算机系统是用在课堂中普通的教育工具。尽管近年来个人计算机系统的成本显著地下落，但是平摊到每台计算机的学生人数仍然很多。其结果，学生只有有限的时间来操作计算机系统。为每一个学生得到使用有限数量计算机系统的机会，这是美国公立学校一般可以做到的。学生在课堂上使用个人计算机系统化费不少时间专心于诸如论文或报告等文本的输入，以准备指定的家庭作业。

本发明总的目的是提供一种显著减少计算机系统仅仅用来输入大量文本或数据所用时间的方法和装置。

本发明另一个目的是提供这样一种方法和装置，藉此，大量待计算机存储或处理的大量文本或数据最初可以直接输入到不与计算机系统连接的键盘中。

本发明又一目的是提供这样一种装置和方法，它是便携式的、便宜的且能用于多数不同型号的主计算机。

本发明上述目的是这样实现的，它提供的便携式计算机键盘能够用三种有区别的模式进行操作。本发明的键盘可以不与计算机系统连接以孤立的模式进行操作，在该模式中，以击键的方式输入的信息储存到本装置自己内部的存储缓冲器中。

本发明第二种模式，它与主计算机连接时，键盘装置如传统的键盘那样进行操作。在这种模式中，通过传统键盘的输入插座，各个击键直接从键盘装置传输到计算机系统中去。

本发明第三种键盘操作模式是自动模式，先前存储在键盘数据缓冲器中的信息，通过传统的键盘输入插座，自动地传输到与之连接的计算机系统。

根据本发明的一个重要方面，孤立模式可以通过给该键盘提供具有小型显示器，例如4线80列液晶显示器的键盘装置，以提高性能。此外，当装置以孤立模式进行操作时，可以完成编辑功能，从而存储在键盘缓冲器中的文本或其它数据可以有选择地察看或编辑。

本发明的一个重要方面是把计算机键盘输入插座看作为向计算机系统传送信息的基本的和标准的装置。传统的通信和数据传送技术一般是不方便的，需要附加的硬件并作布置以适合具体的协议。与之形成对照的是，通过仿真由传统计算机键盘产生的信号，本发明的优点是，可以通过标准键盘输入插座，从键盘上的数据缓冲器向计算机传输信息，而不需要任何附加的硬件，也不需要构造主计算机来接受特定的通信协议。

此外，根据最佳实施例，本发明便携式计算机键盘可以用于多数不同型号的主计算机。于是，当以自动模式进行操作时，键盘根据多数不同协议中的一个协议进行操作。当以传统的模式进行操作时，键盘决定了与之相连的主计算机型号。与此相应，相应于该主计算机的型号，根据合适的击键仿真协议进行操作。

本发明的其它目的和优点从以下详细的说明并结合附图可以显见。其中：

附图1为本发明的俯视图；

附图2为本发明与某一种型号的传统主计算机系统连接而进行操作的立体图；

附图3为根据本发明的便携式计算机键盘一般特性的功能方框图；

附图4为本发明最佳实施例电路原理图；

附图5为本发明最佳实施例重置和初始化过程的流程图；

附图6根据本发明最佳实施例的远距模式操作的流程图；

附图7为根据本发明最佳实施例的自动和主模式操作的流程图；

本发明便携式计算机键盘将结合具体实施例，与Macintosh主计算机系统或与IBM PC型主计算机系统连接，作详细的描述。将可以理解，本发明并不倾向这种有限的使用。正相反，本发明很容易适合于与包括计算机键盘输入插座在内的任何主计算机系统连接使用。于是，以下的描述打算涵盖落入本发明权利要求所定义的精神和范围内的所有替换、修改和等同的方案。

如附图1所描绘的，本发明便携式计算机键盘10有着与传统计算机键盘十分相似的外形。本装置包括外壳或盒20、标准的计算机键盘30。

不过本装置的外形与传统键有几方面的不同。很明显，本装置不是有一个而是包括两个不同的键盘接头电缆40a和40b。此对键盘接头电缆40a和40b每个分别有相应的插头45a和45b与两种不同型号的主计算机系统连接。根据所示的实施例，一个键盘接头电缆40a将本装置与Macintosh型主计算机系统连接；而另一个接头电缆40b用于本装置与PC型主计算机系统连接之时。本领域的普通技术人员将可以理解，两个分开的接头电缆是必需的，因为Macintosh和PC的键盘输入插座的物理结构是不同的。同样，Macintosh接头电缆40a和PC接头电缆40b的物理结构也是不同的。应该注意，根据本发明可替换的实施例，假定这些系统的键盘输入插座物理结构相同，则单根接头电缆即可用于将本装置与数个不同型号的主计算机系统连接。在这种实施例中，与键盘接头电缆有关的某些电气特性对于特定型号的主计算机系统来说是唯一的。藉此可提供检测本装置与哪种型号主计算机系统连接的检测方法。

本装置包括电源开关50的独特特征，它用于本装置不与主计算机系统连接操作时的本装置的接通与断开。本装置最好包括专用的“转储”或“传输”键60，设计用于数据自动传送的启动，例如通过键盘接头电缆40将本装置存储的文本转储给所连接的计算机系统。本装置最好还包括插座70，用于接收标准交流/直流适配器，本装置最好还有空腔(未示出)，用于放置和连接键盘上的电池组，在本装置孤立操作期间提供电能。

根据本发明的最佳实施例，本装置还包括小型显示器80，例如4线80列的液晶显示板(或许是4线40列的液晶显示板)，它置于键盘盒20的前表面上。当键盘不与主计算机系统连接，以远距模式操作时，显示器80使用户可以方便地察看和编辑已经输入并储存在本装置储存缓冲器内的信息。显示器80在本装置操作过程中还可用来提示用户，特别是当本装置与所连接主计算机进行数据传送的起始或终了期间。

如附图2所示，本发明的便携式计算机键盘装置10可采用将合适的键盘接头电缆插头45a插入主计算机100的键盘输入插座110的简单方法与主计算机系统100连接。如附图2所示，本装置采用Macintosh型接头电缆插头45a与Macintosh型主计算机连接。

如以后更详细描述的，本发明装置有三种有区别的操作模式，其中两种模式是：传统键盘模式和自动数据传送模式，需要将本装置与主计算机连接，而另一种孤立模式，执行时，本装置不与主计算机连接。根据最佳实施例，本发明可带电池进行操作，特别是以孤立模式操作时。另外，本装置可带外部直流电源提供能源，例如传统的交流/直流适配器。然而，当本装置与主计算机连接时，它可以采用传统的方式从键盘接头电缆40得到它的电能。

参看附图3，它是描述本发明键盘各种内部特性的方框图。本装置可采用放在本装置空腔内的数个电池115提供能源，也可采用交流/直流适器，或通过键盘接头电缆与主计算机连接得到电能。所用的具体电源110可根据哪一种电源提供的电压最高选取。如果连接了键盘接头电缆，若选择主计算机的电源，则通过键盘接头电缆也可采用较先进的技术；如果不连接键盘接头电缆，选择的电源为交流/直流适配器(如果适配器连接的话)，否则由电池提供电源。这种较先进的技术，在其它基本上是无限的电源可获得的情况下，将保存电池的电能。

除装置本身的电源外，最好为本装置的RAM存储器130提供分开安装的备用电池电源120。电源120在其它所在的装置电源缺少的情况下，保持RAM130的内容。应该可以理解的是，RAM的后备电源120不对本装置的任何零件进行操作，而仅仅试图保持存储在RAM130中的信息，直至提供其它的电源对本装置进行操作为止。

本装置最好包括显示器140，以便提示用户并至少能显示存储在RAM存储器130中的那部分信息的内容。这种显示在孤立操作期间编辑存储在RAM130的信息对察看信息特别有用。

本装置也包括传统键盘的一些装置，如微控制器150、键盘和键盘接口电路160、ROM存储器170和RAM存储器130。为了使本装置与Macintosh型主计算机或PC型主计算机一起使用，提供了Macintosh型主计算机键盘接口电路180a和PC型主计算机键盘接口电路180b。可以看出，本发明的一个优点是，由于适应了传统的键盘装置，所以本发明装置相当容易制造。

现在参看附图4，它表示了本发明实施例的详细方案图，本装置适应于结合Macintosh型主计算机系统或PC型主计算机系统进行操作。在所示的实施例中，Macintosh型键盘接口电路根据苹果机桌上总线(ADB)协议进行操作以从该装置向连接的Macintosh型主计算机传输信息。而PC型键盘接口电路的操作则是根据PC型计算机系统键盘的传统协议。所示的实施例采用4行80列液晶显示器(LCD)200。LCD型显示器比较适合于本发明的应用是因为它具有相对较低的能量消耗和较低的价格。应该可以理解，这些特殊的特性结合所示的实施例进行描述，是为了更容易描述本发明的操作和一种可行的设计。本发明并不打算仅限于所描述的具体特性，而是打算，所示实施例的各种特性、各种装置、各种设计都可以改变或修改从而提供具有与所示实施例功能特性相类似的装置。

例如，选择了ADB协议和PC型协说将本装置与Apple计算机公司制造的各种Macintosh型主计算机或者是数个不同厂家生产的PC型主计算机相连接。然而，所示的主计算机键盘接口电路210很容易被修改，提供具有另一个不同协议的装置，该协议能够使数据传输到具有不同型号键盘接口协议的不同系列的计算机中去。相类似的，所示的一个特定的电源电路220设计包括本装置三种可替换的电源。然而，如果需要，可以去除一个甚至二个电源，提供相类同的装置，仍然按本发明一般的功能和设计进行操作。

本装置的操作和控制主要由微控制器230来执行，它读存储在ROM240中的指令。本装置包括RAM250，用于存储用户输入的信息以及在执行期间微控制器230所用的各种程序变量。微控制器230、RAM250、ROM240由数据总线260、地址总线270、控制总线280作功能性连接。根据所述实施例键盘接口电路290作相类似的连接，不同的是没有必要连接地址总线270。根据所述实施例，键盘输入的数据只需用控制总线和数据总线260从键盘接口电路290中读出。

所示实施例的微控制器230多路输出包含数据总线260的第一个8位。这种用于各处微控制器中的传统技术是为了减少芯片实际引线的数量。为了对来自微控制器230的地址和数据信息进行合适的译码，提供8位锁存器300，它由微控制器230的AS线进行控制。当微控制器230设置地址线270，AS线使8位锁存器300起作用，它捕获并保持从微控制器230来的公用地址和数据线的地址总线270的第一个8位。当数据被写入或接收，AS线解除8位锁存器300的作用，即从功能上将锁存器从微控制器230上脱开。不过，锁存器300仍继续保持包括地址总线270后一半的第一个8位。

选择和控制电路的各种元装置是由控制总线280来完成。在所示的实施例中，控制总线280由5条线组成，每条线提供有区别的信号：RAM芯片选择(RAMCS)、ROM芯片选择(ROMCS)、可输出(OE)、读锁存器起作用(RLE)、写锁存器起作用(WLE)。控制总线280的信息从来自微控制器230的两根最高位地址线(A14、A15)、读/写(R/W)和允许(E)信号得到。从微控制器230来的这四根线控制总线译码器310，该译码器在RAMCS、ROMCS、OE、RLE和WLE这五根控制总线上根据下面的逻辑表产生信号。

A15         A14        R/W         E          *         RAMCS      ROMCS      OE     RLE      WLE
										0000000011111111	0000111100001111	0011001100110011	0101010101010101	****************	0000000011111111	1111111111110000	1110111011101110	1111111111001111	1111111100111111

由微控制器230向控制总线译码器310提供信号，然后译码器通过控制总线280将译码信号提供给电路的各种元装置，藉此，微控制器230可以在RAM、ROM、读锁存器或写锁存器之间进行选择。此外，通过主张OE线，则微控制器可以读出ROM或RAM内的内容(取决于是否是分别主张ROMCS或主张RAMCS)。

本领域的技术人员从前述逻辑表中可以显见，RAM250读和写的地址从$0000至$7FFF，ROM240读的地址范围从$C000至$FFFF，写锁存器320写的地址范围从$8000至$BFFF，读锁存器330的读的地址范围从$8000至$BFFF。

为了将信息字节写入写锁存器320以扫描键盘矩阵340，主张WLE线，从而使写锁存器320起作用，采用数据总线260从微处理器230提供新的数据字节给写锁存器320。与此相仿，在扫描键盘矩阵340操作期间，为了将数据字节从读锁存器330中读出，主张RLE线，从而使读锁存器330起作用，存储在读锁存器330中的数据字节由微控制器230从数据总线260中读出。

如果要从ROM240读出信息，将地址总线270置于待访问的ROM特定的地址，主张ROMCS线和OE线，编址的字节由微控制器从数据总线260中读出。

为了从RAM250中读出信息，由微控制器230设置地址总线270，主张RAMCS和OE线，存储在RAM250中的数据编址字节由微控制器230从数据总线260中读出。数据可以借助于设定地址总线270、主张RAMCS线和解对OE线主张而写入RAM250，将微控制器230提供的数据总线260上的数据写入到RAM250的编址位置中。

本发明装置包括键盘接口电路290，它监控键盘开关矩阵340，以及当微控制器230进行扫描时，相应于键盘上任一个被按的键产生信号。键盘接口电路290包括传统的键盘开关矩阵340，例如所示实施例所描述的8×8矩阵。为了扫描键盘开关矩阵340以检测任一被按的键。提供8位写锁存器320和8位读锁存器330。

根据本发明最佳实施例，提供多路输入“或”门350，当某一个键被按时，无需扫描键盘开关矩阵340而进行检测。响应于击键的检测，“或”门350产生信号提供给微控制器230的中断输入。如以后更详细描述的，响应于从“或”门350接收这种中断信号，微控制器230对键盘开关矩阵340开始扫描程序，以确定哪一个键被按下。

键盘接口电路290的中断特性是本发明的重要特征，在等待来自键盘开关矩阵340的附加信息进行处理期间，这种特性允许微控制器230以极低功率模式进行操作。传统的键盘使用时，通过键盘接头电缆从所连接的主计算机中得到实质上是无限的电能，与此相反，当本发明装置不与主计算机相连接时，最好包括节能特性，节省从孤立电池获得的有限电能，试图延长使用时间。而本发明的中断特性，在等待从键盘输入附加信息期间，使微控制器230以极低的能量消耗模式进行操作或几乎是“睡眠”。这种技术，当由电池供最时，实质上延长了本装置孤立操作的使用期限。

键盘开关矩阵340基本是众多开关组成的矩阵，每一个开关借助于键盘上相应键被压下可单独闭合。根据所示的实施例，键盘开关矩阵340为8×8矩阵，也即64个单独的开关，每一个开关分别对应于键盘64个键中的某一个，矩阵由8列×8行组成，列与写锁存器320的输出连接，行与读锁存器330的输入连接。每一列在矩阵340与写锁存器320之间最好连接二极管，以防止存储在一线上的逻辑高电平与相邻线短路，特别是在三个键同时被按的情况下。如果采用开式集电极输出的写锁存器320，那末保护用的二极管大概没有必要。

当一个键被压下，一个开关闭合，与该键相关的某行线和某列线连接接。如果没有任何键被压下，由于通过100K欧姆上拉电阻的正电压与行线相连接，所以键盘矩阵340每行线的输出为逻辑高最平(1)。当某一个键被压下，它闭合某一个开关，由于跨接在100K欧姆电阻两端的电压下降，该开关使得相应的行线下降至逻辑低电平(0)。从而通过“或”门触发微控制器230的中断，提示微控制器230某一个键被压下，并提示应扫描键盘矩阵340，以确定哪一个键被压下。

扫描键盘开关矩阵340以确定哪一个键被压下，可以采用传统的扫描技术来完成，它包括将字节即字节模式写入写锁存器320，除了某一位，置于低电平外，其它所有各位置于高电平。借助于写和施加相应的字节模式的方法，通过矩阵340各列的每一位的位置，将此单个低电平位存储到写锁存器320中。例如，字节01111111首先写入写锁存器320，然后施加到开关矩阵340的列中，然后是字节10111111写入并施加。在写锁存器320的字节施加到矩阵340以后，继续进行，直到字节11111110写入并施加到开关矩阵340的列中。

在写锁存器320的每一个字节模式施加到开关矩阵340以后，矩阵的行通过读锁存器330来读。压下的键被检测以后的瞬间，如果读锁存器330内的值与原始保持的值相符，则从写锁存320和读锁存器330的内容，可以确定某一个闭合的开关。例如，如果写锁存器320的值是01111111，读锁存器330的值是01111111，则可知，对应于第8行和第8列的键被压下。一旦被压的键从它指定的行和列被译码，微控制器230确定它是控制键，或是指令键，或是数据键。作为响应，如果确定被压的键是数据键，则可用任何传统的方法如查表法将相应的ASC  Ⅱ进制码值存储到RAM250中，并在液晶显示器200上显示。如果被压的键确定为指令或其它控制字符，微控制器230则可以执行与被压键相应的有关一组指令。如以后将更详细描述的，扫描键盘矩阵340所接收到的信息，使数据被存储和编辑，并提供指令给微控制器230，以控制操作或处理的顺序。

借助于供电电路220将电能提供给本发明的装置。该电路提供三种可替换的电源。第一个电源是传统的交流/直流适配器360，它提供7～12伏的直流电源，它由调节器370转换成+5V的电源给本装置。当然，只有当交流/直流适配器插入本装置相应的输入插座中，适配器360的电源才能获得。最好有电容并联在交流/直流适配器输入360所产生的不希望有的电流波动。

第二个电源是传统的主计算机电源380，从键盘接头电缆提供。这个电源380当然只有当本装置用键盘接头电缆与主计算机连接时才能获得。

第三个电源390是由键盘上的电池组例如4AA电池组提供的。这个电源390当然只有装上了电池才能获得。

电压调节器370用来转换和维持供给本装置的电能大体上是5V。此外提供数个二极管以隔离各种电源并防止不同电源之间的相互供电。尽管所示实施例的设计提供具有最高电压的特定电源最终将结束对本装置供电，但是可以利用可替换的设计，在该设计中，一个特定电源的选择是遵循预定的优先权。例如，一个较好的优先权方案，可以先选择键盘电缆电源380(如果连接)，其次是交流/直流电源360(如果连接)，再次是键盘上电池组390(在其它两个电源380、360没有连接的情况下)。

供电电路220还包括电源开关400，以接通或关闭本装置。在开关400与供本电路的+5V电线之间耦合一个电容，在开关本装置时，该电容用来平稳电压。

为了当本装置断开电源或电压下降低于预定值时，保持RAM250的内容，RAM后备电池通过电压开关电路410与RAM连接。根据所示实施例，RAM后备电池420由3V锂电池组成。只要供电电压下降低于3V时，借助开关电路410，锂电池自动激活。于是当发生供电电压低于3V的情况时，锂电池用来保持存储在RAM中的信息。

由于某些传统的RAM芯片一般要求，即为了进入低电压预备模式，芯片的允许(CE)引线应保持与RAM电源引线(Vdd)相同的电压，因此当不能获得+5V供电电压时，晶体三极管430隔离并有效脱离RAMCS线的连接。所以，当供电电压脱离或本装置关闭时，3V锂电池电压仍然供电给RAM芯片的Vdd引线和RAMCE引线。

为了防止RAM内容出错，在供电电压较低时，提供两个低电压检测电路。第一电路440检测供电压何时低于第一预定值，例如4.6 V。电路440的输出与微控制器230的输入相连。通常，第一检测电路440提供逻辑“1”给微控制器230的输入，表示供电电压大于第一预定值。只要当供电电压下降至第一预定值，第一检测电路440施加逻辑“0”给微控制器230，从而指出供电电压为低电压。响应于微控制器230检测的逻辑“0”，微控制器230最好能编程，向用户显示这个信息，通知他为低电压供电。这个信息将显示到电压值上升到第一预定值为止。另一种方案，用分离的可视或可听指示器，例如液晶显示器或可听报警，可告知用户低电压情况

提供第二种电压检测电路450是为了当供电电压低于第二预定值，例如4.5V时，自动关闭本装置。通常，第二种检测电路提供逻辑“1”给微控制器230的RESET引线，表示供电电压高于第二预定值。只要当供电电压低于第二预定值，第二电压检测电路450施加逻辑“0”给微控制器230的RESET引线，有效地停止本装置的操作。当供电电压恢复到大于第二预定值时，第二检测电路450施加逻辑“1”给RESET引线，本装置重新开始操作。

为了提供传统的显示数据的方法，例如文本正在输入或编辑，也提示用户有关操作，提供小的显示器模块280。根据所示的实施例，显示器200由4线40列液晶显示ASCII码字符显示器组成，由于它具有较低的耗能特性和较低的成本。

液晶显示器200用8路专用I/O(输入/输出)线与微控制器230连接。I/O线一般包括数据线和控制线，例如4位数据线和4位控制线。根据所示的实施例，显示在液晶显示器模块200上的信息由微控制器230通过I/O线提供的信号进行控制。

尽管微控制器230可以发送信号，以便在液晶显示器200上显示任何字符，但通常显示的信息实质上至少与存储在RAM250内的数据的一部分或数据块相对应。由于RAM250倾向于存储由键盘输入的文本信息，所以液晶显示器200最好显示由用户正在输入或编辑的文本的“活动”部分或块。此外，显示器200可以用来提示用户有关一装置的操作，或者用来显示有用的信息，告诉用户操作工况，例如低电压供电。

信息和数据通过两根键盘电缆接头的一根与所连接的主计算机进行通信。提供主计算机键盘接口电路210a作为与所连接的Macintosh型主计算机的网关，也提供另一种主计算机键盘接口电路210b作为与所连接的PC型主计算机的网关。通信由数个标准键盘接口协议的任一协议进行指导，这取决于使用了两个键盘接头的哪一个。将可以看出，本发明的优越特性是，它提供了确定两根可能用的键盘接头的哪一根与主计算机系统连接的方法。所以本发明装置能自动确定哪一种型号的主计算机与本装置连接，因此，仅仅根据哪一根键盘接头与主计算机系统的键盘输入插座连接，就可以确定使用哪一种类型仿真击键协议。

如所示实施例描述的，对于Macintosh型键盘接口电路，苹果机桌上总线(ADB)协议可以用于串行传输数据给所连接的Macintosh型主计算机。根据标准ADB协议，键盘接头电缆460a由4线组成。4线分别指定为数据、备用、主计算机电源(+5V)和主计算机接地(0V)。来自接头电缆460a的数据线与微控制器230的两根不同的线连接。一根是输入线，它通过上拉电阻连接，被微控制器230用来监控接头电缆数据线的状态。另一根是输出线，它通过电阻和晶体三极管连接，被微控制器230用来驱动传输信息时的数据线。通过这种Macintosh型主计算机键盘接口电路210a，本装置采用标准ADB协议，传输数据给所连接的Macintosh型主计算机。有关ADB协议的附加信息。请参阅“Macintosh系列硬件使用指南”(苹果计算机公司出版的第二版本)第八章有关苹果机桌上总线的描述。

对于所示的PC型主计算机键盘接口电路210b，采用标准PS/2型6-引线DIN接头460b。所示的传统DIN由6线组成，6线分别指定为数据、备用接地(0V)、主计算机电源(+5V)、时钟和备用。来自接头460b的数据线与微控制器230的两根不同的线连接。一根是输入线，被微控制器230用来监控接头电缆数据线的状态。另一根是输出线，被微控制器230用来驱动传输信息时的数据线。相类似的，来自接头460b的时钟线与微控制器230的二根不同的线连接。一根是时钟输入线，通过并联电阻接地，另一根是时钟输出线，通过电阻与时钟输入线相连接。通过这种PC型主计算机键盘接口电路210b，本装置用标准的PC型键盘接口协议将数据传输给所连接的PC型主计算机。

能够看出，微控制器230是本装置操作和控制的中心，通常，微控制器230执行存储在ROM240中的一组预定的程序指令，而可获得的临时程序和输入信息存储在RAM250中。通常在正常操作期间，借助击键，来自键盘接口电路290的中断信号到来之前，微控制器230处于低功率“睡眠”模式。响应于中断信号，微控制器230“醒来”并扫描键盘矩阵340，以确定哪一个键被压下。

通常，当以孤立模式操作时，相应于由键盘接口电路290检测到的那次击键，微控制器230将字符存储在RAM250中。当以传统的键盘模式操作时，相应于由键盘接口电路290检测到的那次击键，微控制器230通过合适的主计算机键盘接口电路210a或210b传输字符。当以自动模式操作时，相应于存储在RAM250中的缓冲信息，微控制器230通过适合的主计算机键盘接口电路210a或210b传输字符序列。从以下对于程序控制流程的说明可以明白，由键盘扫描电路290检测到的命令或控制击键提供了各种模式之间转换的方法。

现在参看附图5，它表明了描述本发明装置的流程图。应该注意，包含附图5的特定步骤顺序以及以后的流程图是以一种实例的方法来表示，本发明并不打算仅限于此。特别是，以下流程图所披露的施实例是用本发明的双平台方案完成的，也即，如果与Macintosh型主计算机系统连接时，本装置结合ADB协议进行操作；如果与PC型主计算机系统连接时，则结合PC型协议。无论如何，结合详细的说明将明显看出，操作很容易修改以执行其它或附加键盘通信协议，但仍不脱离本发明范围。

附图5所示的步骤代表一些指令或指令组，典型的是从ROM读出的以及由微控制器执行。本装置复位(例如开机)以后，执行从步骤500开始，步骤510执行初始化顺序，它包括诸如设置微控制器内部控制、配置寄存器、初始化变量和数据指令以及初始化堆栈指针。下一个是步骤520，微控制器向液晶显示器提供必要的数据和控制信号，以显示欢迎使用的信息，向用户指出，本装置已接通。

在步骤530测试RAM，例如传统方法的写入然后读预定的一组信息至RAM的各位，核实从RAM读出的各位信息是否确实与写入RAM的各位相符。最好采用无损技术，(也即读、测试和恢复各位内容)，各地址的各位都进行测试。也是在步骤530中，执行诸如RAM测试和中断测试的许多诊断。如果在步骤540中，测试程序失败，相应的错误信息显示在步骤550中，并在步骤560中执行暂停。否则，如果测试程序在步骤540中顺利完成，则执行进入步骤570。

在步骤570中，测试RAM，确定预定的“标记”是否出现。这个程序是为了确定本单元是否第一次接通。“标记”一般由存储在RAM预定位置的位或字节的预定顺序组成。如果出现“标记”，这表示本装置先前已接通，这就进入步骤590。如果“标记”未出现，这就表示本装置第一次接通，执行则进入步骤580。在步骤580中，指定缓冲器存储待键盘输入和编辑的文本文件。此外，指示文件末端的文件指针初始化，例如将它置为与文件的始端相同，并将预定的“标记”写入RAM的预定位置，以表明RAM已被初始化，然后执行进入步骤590。

在步骤590中，文本缓冲器的内容或者存储在RAM中的文件显示在本装置的液晶显示器上。当然，如果文件为空，则显示器将出现空白，屏幕上指示位置的光标可能出现异常。同样，如果文本文件的大小大于液晶显示器所能显示的字符量，可以显示部分文件。通常最初将显示文本文件的开始或末了部分。

另一种可替换方案，在电源关闭以前，已显示的文本文件上次“现行”部分可再次显示。这可以通过读出先前存储在RAM中的一个或多个指针来完成，以指示文本文件上次“现行”部分将被显示。当然这只有在“标记”先前已就位的情况下才有意义，从而指示先前有文本文件的现行位置。

在步骤590文本文件被显示以后，初始化程序已经完成，然后执行继续至步骤600(附图6)。附图6从步骤600开始，初始化程序已经完成，该过程主要用来根据用户提供的指令，读出击键并传输信息。

在步骤610中，它确定供电电压是否已降至预定值。这步骤与附图4中所示的实施例有关，与第一电压检测电路440连接的微控制器230引线的逻辑被读出，表示供电电压是高于或低于第一预定值，如+4.6V，如果根据引线的逻辑，确定供电电压低于第一预定值，执行分叉至步骤620，显示信息，告知用户为低压供电。否则，如果供电电压大于第一预定电压，则执行分叉至步骤630。

应该注意到，根据附图6所示的过程，一旦在步骤610中检测到低供电电压，过程基本上按无限循环的方式继续，在步骤620中显示低供电电压信息，直至供电电压大于步骤610所确定的第一预定电压值为止。另一种方案，可以修改过程，一旦进入步骤620，只显示低电压信息，然后显示器恢复显示文本文件的“现行”部分，，过程继续至步骤630。根据这种修改了的过程，一旦成为低电压供电，就要告知用户，然后用户能完成少数任务，例如，当供电电压低于第二预定电压值时，在本装置响应于被激活的“复位”而自动切断电源以前，用户能够传送文本文件或插入新的电池。

在步骤630中，微控制器确定本装置是否正与主计算机相连。本装置通过监视来自接头的合适输入线，从而确定是460a键盘接头或是460b键盘接头被接上。例如，可以校验主电源线上的电压，如果接上，主计算机将提供正电压给来自接头的主电源线。根据另一种方案，可以监视时钟线，以确定接头是否与主计算机连接。一般，如果输入时钟线处于“安静”状态，或者如果主电源线为低是低电压，则接头没有与主计算机系统连接。从而通过对这些数据输入线的监视，微控制器能够确定接头是否连接。

在步骤641中，本装置借助于在一个短的时间周期内对键盘电缆数据线的“监听”，确定它与Macintos h型主计算机连接还是与PC型主计算机连接。如果键盘电缆与Macintosh型主计算机连接，根据ADB协议，在数据线上将有活动，也即，大约每10～14毫秒，逻辑状态改变一次，响应于检测到这种活动，设置“attached to Macintosh”(已与Macintosh连接)标志，在步骤642中显示“Connected Macintosh”(已于Macinotosh连接)，执行分叉至步骤730时，当已与Macintosh型主计算机连接时，执行与装置模式有关的指令。在步骤640中，如果在数据线上，没有任何这样的活动，说明主计算机系统是PC型主计算机，设置“attached to PC”(已与PC连接)标志。当与PC型主计算机连接时，在步骤643中，显示“Connected to PC”(已与PC机连接)，然后执行分叉至步骤730，以执行与装置模式有关的指令。

然而，如果在步骤680中，确定本装置没有与主计算机连接，过程分叉至步骤650，微控制器扫描键盘开关矩阵，确定哪个键已被压下(如果有任何键被压下)。如果确定了某个键已被压下，也即闭合的开关已被检测到，对应于键的编码加入到已存储的RAM的队列中，在以后的子序列步骤中进行处理。根据本发明的最佳实施例，在微控制器执行的一组指令中将履行自动重复特性。该特性包括确定特定键被压下的相对时间周期。如果时间周期小于预定的周期，可以推断用户试图激活特定键只有一次。在任何单个键被压下期间，由于步骤650可能执行多次，如果被检测压下键与先前被检测压下键相符而且相对时间周期小于预定周期，则微控制器并不把另一个字符加到队列中去，这是因为第二次检测实际上与已经输入至队列的单次击键相对应。如果同一被压下键两次检测之间的相对时间周期大于预定周期(在步骤650中)，可以推断，用户按住了被压下键，试图激活自动重复特性。与此相应，微控制器将另一个相同的字符加入到队列，并再次计时。一个具体键的自动重复特性被激活以后，采用较短的预定时间周期有利于自动重复过程的执行，直至不同的击键被检测到，或没有任何击键被检测到为止。

在步骤650扫描键盘开关矩阵以后，执行进入步骤660，从队列中读出下一个待处理的编码。应该注意，队列过程是先进先出(FIFO)过程，因此，来自队列的编码按照加入队列的次序进行处理。

下一步是步骤670，如果因为队列为空，不能顺利地从步骤660中读出队列，过程分叉至步骤680，在此微控制器进入低能耗模式。在步骤680程序基本上停留在此低能耗模式，直到该装置的闭合键盘开关矩阵与一主计算机的开关或连接中断了该微控制器。当在步骤680有一中断时，该微控制器结束低能耗模式并回到步骤600执行循环程序。

在步骤670，队列不是空，而且编码已被从队列中成功读取，程序分叉至步骤680微控制器测试编码，确定它是命令或是数据。键盘开关矩阵的每一个键分类为命令键或者是数据键。数据键一般对应于标准字符、数字和符号。命令键一般对应于试图指示本装置执行具体功能的那些键，例如编辑存储在RAM中的文本文件的功能。命令键的例子有删除聊、返回键、箭头键，该键指令本装置将光标移至显示器上，相应地更新，表明文本文件缓冲器中的“现行”字符的指针。

如果在步骤680中，确定击键编码是数据编码，过程分叉至步骤700，编码加入至存储至RAM中的文本文件缓冲器。否则，在步骤680击键编码被确定为命令，过程分叉至步骤690，微控制器执行相应于命令的功能，例如编辑或者更新文本文件缓冲器。

击键编码被处理以后(在步骤690中作为命令编码处理或在步骤700中作为数据编码处理)，在步骤710中刷新显示器内容，以反映存储在RAM中的文本文件缓冲器所作的任何变化。接下来，过程循环回至步骤660，处理另一个来自击键队列的编码。

如果在步骤630中，确定本装置与主计算机连接，过程分叉至步骤640，当与主计算机连接时，执行与装置模式有关的一组指令。一般有两种，“与主机连接”模式，一种模式包括本装置结合主计算机实质上作为传统键盘进行操作，而另一种“自动”模式包括通过击键仿真技术自动将存储在RAM中的文本文件缓冲器的内容传输给主计算机。

从附图7的步骤640(与附图6中步骤640相同)，在确定了当前本装置与哪种型号的主计算机连接以后，过程继续至步骤730，微控制器扫描键盘开关矩阵，确定是否有任何键已被压下。如附图6步聚650所描述的一样，将相应于任何新的击键或自动重复击键的击键编码，加入到在子序列步骤期间待处理的击键队列中去。

在下个步骤732中，测试“转储”标志，确定本装置当今是否处于将信息传输给主计算机的自动模式。如果有“转储”标志，则过程分叉至步骤734，确定上次压键是否是“中止”键，该键指明向主计算机传输应该终止。如果“中止”键被压下，过程分叉至步骤736，转储信息从显示器中去除并清除转储标志，标明本装置不再处于自动模式，然后过程分叉至步骤770。

如果在步骤734中，上次被压键不是“中止”键，则过程分叉至步骤338，在自动传输模式期间被压的击键被忽略。现在可以显见，当本装置以自动模式操作时，影响操作的击键只有“中止”键。在步骤738击键被忽略以后，过程分叉至步骤770。

如果在步骤732中，确定本装置当今不处于自动模式，过程分叉至步骤740，测试上次被检测的击键，确定它是否对应于预定的“转储”键，该键指示本装置将存储在RAM中的文本文件缓冲器的内容传输给所连接的主计算机。如果上次被检测的击键是“转储”键，则过程分叉至步骤750，信息在本装置的显示器上显示，表示自动传输过程已经开始。此外在步骤750中，上次击键，即“转储”键从击键队列中去除，设置标志，表示转储过程起作用、设定传输队列、用包含存储在RAM中的文本文件的所有字符来填充。当然，设定和“填充”这种传输队列可以相当容易地来完成，只需初始化指向文本文件起始地址的指针即可。

如果在步骤740中，不存在“转储”键，或者步骤750已完成，过程继续至步骤770，微控制器等待预定的时间周期为一从主计算机来的信号，表明它已作好接收数据的准备。如果在步骤770中，没有接收到来自主计算机的“准备接收数据”的信号，可以推想，主计算机没有被连上，过程分叉至步骤780。在步骤780中，“已与主机连接”的标志被清除并显示RAM中的文本文件，当过程循环返回至步骤600时，准备进入“孤立”模式。

否则，如果在步骤770中，确定了从主计算机那里接收到“准备接收”的信号，过程分叉至步骤790。

在步骤810中，从传输的队列中读字符且在步骤800中确定传输的队列是空白，过程分叉至步骤830；否则过程分叉至840。

在步骤840中，从传输的队列中读出的字符转换成合适的传输形式，根据主计算机所采用的键盘协议传输给主计算机。

如果在步骤820中，发现队列是空白，且在步骤730中测试转储标志而没有标志，则过程循环返回至步骤730，扫描键盘；否则，过程分叉至步骤850，更新显示，表示传输已经完成，清除转储标志，过程循环返回至步骤730，扫描键盘。

从前面详细说明中，能够看出，本发明提供的便携式计算机键盘能够以孤立模式、自动模式和传统模式进行操作。在孤立模式中，键入的信息存储在键盘上的存储缓冲器中，并且结合安置在本装置上的显示器，采用一组预定的编辑键进行编辑操作。在自动模式下，键盘存储缓冲器中的内容借助击键仿真技术，通过传统键盘接头电缆传输给与之连接的主计算机。在传统键盘模式中，键入的击键信息直接传输给所连接的主计算机。

Claims (31)

1、一种键盘装置，它具有数据缓冲器和至少一个适合于将本装置与多数不同型号主计算机的任一种相连接的键盘接头，每一种型号的主计算机具有一个键盘输入插座，所说的装置包括：

至少一个用于将所说的键盘接头与所说主计算机的所说键盘输入插座连接的装置；

一个输入装置；

从所说的输入装置接收数据的装置；

装置，用于操作远离所说主计算机的本装置由此指导数据由所说接收装置进入所说数据存储器；

装置，用于当所说的键盘接头与所说主计算机的所说键盘输入插座连接，产生一序列信号，该信号具有对应于并响应于直接从所说接收装置接收数据的多数协议中的任一个协议，其中所说的序列信号代表对应于所说的接收的数据的击键信息，所说的协议对应于由所说主计算机接受的协议；

装置，用于当所说的键盘接头与所说主计算机的键盘输入插座连接以及当所说的装置在所说的键盘接头上产生序列信号时，自动恢复存储在所说数据缓冲器中的数据；以及

用于检测正与所说主计算机键盘输入插座连接的键盘接头的装置。

2、根据权利要求1所说的键盘装置，它还包括装置，当由所说的连接装置将所说键盘装置与主计算机连接时，用于从所说多数主计算机中识别出所述主计算机。

3、根据权利要求2所说的键盘装置，其中所说的识别装置识别所说主计算机采用的苹果机桌上总线(ADB)型协议。

4、根据权利要求2所说的键盘装置，其中所说的识别装置识别所说主计算机采用的PC型协议。

5、根据权利要求1所说的键盘装置，其中所说至少一个连接装置，将所说键盘第一接头与所说多数主计算机的第一主计算机连接，而所说的键盘的第二接头将所说键盘第二接头与所说多数主计算机的第二主计算机连接。

6、根据权利要求1所说的键盘装置，其中所说的输入装置是数字键盘。

7、根据权利要求1所说的键盘装置，它还包括用于显示存储在所说数据缓冲器中数据的装置。

8、根据权利要求1所说的键盘装置，它还包括用于响应于从所说输入装置接收的预定数据而编辑存储在所说数据缓冲器中的数据的装置。

9、根据权利要求1所说的键盘装置，它还包括为所说装置提供调节直流电源的电源器。

10根据权利要求9所说的键盘装置，其中所说的电源装置由几个电源来提供，至少包括一个键盘上电源和一个外部供电电源。

11、根据权利要求10所说的键盘装置，所说的几个电源的一个被选择以被所说的电源装置利用，而其中所说的选择根据所说多个电源间预定的优先权来作出。

12、根据权利要求11所说的键盘装置，其中所说的预定优先权是基于所说多个电源的相对电压。

13、根据权利要求12所说的键盘装置，所说的预定优先权是基于，所说多个电源之一是至少一个键盘上电源，还是至少一个外部供电电源。

14、根据权利要求9所说的键盘装置，它还包括第一检测装置，当所说的电源装置提供的所说调节直流电源的电压小于第一预定电源电压时用于进行检测，并响应于所说电源装置小于所说的第一预定低压供电电压的检测，表明已经检测到低压供电电压。

15、根据权利要求9所说的键盘装置，它还包括第二检测装置，当所说的电源装置提供的所说调节直流电源的电压小于第二预定电源电压时用于进行检测，并响应于所说电源装置小于所说的第二预定低压供电电压的检测，暂停所说键盘装置的操作，直至所说的电源装置提供的调节直流电源电压不低于第二预定供电电压值为止。

16、根据权利要求1所说的键盘装置，它还包括在所说的接收装置不从所说的输入装置接收数据期间，用于操作所说键盘装置在低功率消耗下的装置。

17、一种便携式计算机键盘装置，它具有数据缓冲器和至少一个适应于所说键盘装置与多数不同型号主计算机之中的任一个连接的键盘接头，其中每一种型号的主计算机有一个键盘输入插座，所说的装置包括：

至少一个用于将所说键盘接头与所说主计算机键盘输入插座连接的装置；

用于操作所说装置于孤立方式的第一模式装置，藉此，与各个击键顺序相关的顺序数据存储进入所说的数据缓冲器中；以及

用于操作所说装置当所说的键盘接头与所说的主计算机键盘输入插盘连接时，以自动方式操作的第二模式装置，藉此，具有数个协议之任一协议的一序列击键信息信号，在与存储在数据缓冲器中的各顺序数据有关的所说键盘接头上产生，所说的第二模式能够检测出正与多数主计算机之一的任一主计算机连接的那个键盘接头。

18、根据权利要求17所说的键盘装置，其中所说第二模式装置还包括当所说的装置通过所说的连接装置与任一所说主计算机连接时，识别是多个主计算机中的哪一个装置，从而使顺序击键信息信号能被所识别的第一和第二主计算机所接受。

19、根据权利要求18所说的键盘装置，其中所说的识别装置识别用于所说主计算机的苹果机桌上总线(ADB)协议。

20、根据权利要求18所说的键盘装置，其中所说的识别装置识别用于所说主计算机的PC型协议。

21、根据权利要求17所说的键盘装置，其中所说的连接装置将所说的第一键盘接头与所说的多数主计算机之一的第一主计算机相连接；所说连接装置将所说的第二键盘接头与所说的多数主计算机之一的第二主计算机相连接。

22、根据权利要求17所说的便携式键盘装置，它还包括在所说第一模式装置和所说的第二模式装置之中有选择地转换键盘装置操作的装置。

23、根据权利要求17所说的便携式键盘装置，它还包括用于显示相应于存储在所说数据缓冲器中的至少一部分数据的装置。

24、根据权利要求17所说的便携式键盘装置，它还包括响应于预定的一组击键，而编辑所说数据缓冲器内容的装置。

25、根据权利要求17所说的键盘装置，它还包括向所说装置提供调节直流电源的电源装置。

26、根据权利要求25所说的键盘装置，其中所说的电源装置有包括至少一个键盘上电源和至少一个外部电源的多个电源。

27、根据权利要求26所说的键盘装置，其中选择所说多个电源之中的一个电源用于所说的电源装置，所说的选择是根据所说多个电源之中的预定优先权来选择。

28、根据权利要求27所说的键盘装置，其中所说的预定优先权是基于所说多个电源之间的相对电压。

29、根据权利要求26所说的键盘装置，其中所说的至少一个外部电源由所说的第一和第二主计算机通过所说的键盘接头来提供；由所说的电源装置选择的电源，当以所说的第一模式和第三模式操作时，它是所说装置所用的至少一个外部电源。

30、根据权利要求17所说的键盘装置，它还包括当键盘装置以第二模式操作，键不能在所说数据缓冲器中存储期间，操作所说装置于低功率消耗模式的装置。

31、一种便携式计算机键盘装置，它具有数据缓冲器和至少一个适合于将该装置与多数不同型号主计算机的任一种相连接的键盘接头，每一种型号的主计算机具有一个键盘输入插座，所说的装置包括：

至少一个装置，用于将所说的键盘扫头与所说主计算机的所说键盘输入插座连接；

一第一模式装置，用于当所说键盘接头与所说的主计算机的键盘输入插座连接时，操作所说键盘装置作为一传统键盘，藉此，具有多数协议之任一协议并与各个击键顺序有关的一序列击键信息信号，直接产生在所说的键盘接头上；所说第一模式装置能够检测出正与所说多个主计算机之任一主计算机连接的那个键盘接头；

一第二模式装置，用于操作所述装置于孤立方式，藉此，与各个击键顺序有关的一序列数据被存储到所说的数据缓冲器中；以及

一第三模式装置，用于当所说键盘接头与所说的主计算机的键盘输入插座连接时，操作所述装置于自动方式，藉此，具有多数协议之一协议的一序列击键信息信号在与存储在数据缓冲器的各顺序数据有关的所说键盘接头上产生；所说的第三模式能够检测正与所说多数主计算机之任一主计算机连接的那个键盘接头。

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