CN1159641C - 用于笔记型计算机的键盘指令读取装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置，包括：移位寄存器，输出扫描输入信号。键盘矩阵电路，与移位寄存器耦接，输出扫描输出信号。滤波器，与键盘矩阵电路耦接，输出滤波信号。缓冲器，与滤波器耦接，输出缓冲信号。地址产生器，与缓冲器耦接，输出地址信号。对应器，与移位寄存器及地址产生器耦接，输出对应信号。比较器，与对应器耦接，储存状态数据，并输出比较信号。输出元件，与比较器耦接，输出数据时钟信号与数据输出信号。

Description

用于笔记型计算机的 键盘指令读取装置

技术领域

本发明涉及一种信号读取电路，特别涉及一种用于笔记型计算机的键盘指令读取装置。

背景技术

科技的发展日新月异。数字时代的来临，尤其是个人计算机的发明，提升了人类的工作效率。而笔记型计算机的快速发展，为人类带来更大的便利。

在计算机系统中，周边输出/输入装置是使用者与计算机沟通的桥梁。使用者在使用计算机时，利用计算机的周边输入装置将指令输入计算机，告诉计算机需要执行的工作。计算机在收到使用者的指令之后，就会依照指令执行。目前计算机的周边输入装置中，键盘是最基本也是最重要的装置。键盘有许多按键，每一个按键都对应一个指令。指令可以是一个字符或是一个功能。键盘具有信号读取装置，当使用者按下按键时，键盘指令读取装置就会将此按键所对应的指令，以数字信号的形式从键盘输出。再将之馈入计算机中供计算机主机读取与执行。因此，键盘指令读取装置的功能在于将使用者输入的指令转换成数字信号，再将之传送到计算机中。

参照图1，其为传统笔记型计算机的键盘指令读取装置100示意图。传统笔记型计算机的键盘是由内嵌控制处理单元(Embedded Controller， EC)102所控制。内嵌控制处理单元102实质上是一个微处理器；包括有只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、寄存器(register)以及输入/输出接口......等等电路元件。内嵌控制处理单元102接收一外部时钟CK，藉着软件指令码控制其中的电路元件执行数据的输入、输出、存储与运算......等工作。此外，内嵌控制处理单元102分别与解码器104以及多工器(multiplexer)106耦接，其耦接关系如图1所示。

内嵌控制处理单元102会输入时钟信号ck至解码器104中，使解码器104具有与内嵌控制处理单元102同步的时钟信号。此外，内嵌控制处理单元102会周期性地依照信号值的大小依序输出控制信号cs至解码器104。起始信号cs是一个信号长度为四位的数字信号。内嵌控制处理单元102会以时钟周期CK为准，每一个时钟周期就输出一个控制信号cs。而所输出的控制信号cs值的大小则从0000开始依序增加。直到经过十五个时钟周期，当控制信号cs的值增加至1111之后，在下一个时钟周期就会再由0000开始，依照信号值的大小依序输出控制信号cs。内嵌控制处理单元102会如此周而复始地输出控制信号cs至解码器104中。

同时参照图1及图2，图2为传统解码器104输出的扫描输入信号时序图。解码器104具有四个控制信号输入端CS，分别与内嵌控制处理单元102的四个控制信号输出端EO耦接。使得控制信号cs可以以平行输出的方式自内嵌控制处理单元102馈入解码器104中。解码器104具有十六个信号输出端，如图1所示，依序标号为SO0、SO1、至SO15。分别与键盘扫描矩阵108上十六条水平线路耦接。解码器104会将长度四位的控制信号cs的二进位信号码对应至十进位的信号。由前文所述，内嵌控制处理单元102是依据时钟信号ck周期性地输出控制信号cs至解码器104。而且控制信号cs是以由0000依序增加至1111，之后再回复到0000的方式，周而复始地输出。当解码器104将控制信号cs解码成十进位的信号时，其信号值范围就是以由0逐渐增加至15，再回复至0的方式周而复始地循环。解码器104便依据信号值的大小，选取适当的信号输出端SO输出一扫描输入信号si。换言之，解码器104会依据控制信号cs的信号值大小，依序从信号输出端SO0开始，每隔一个时钟周期就自一个信号输出端SO输出扫描输入信号si至键盘扫描矩阵108中。解码器104的十六个信号输出端SO所输出的扫描输入信号si的时序图如图2所示。解码器104的每一个信号输出端SO所输出的扫描输入信号si彼此间的信号相位皆不相同。也就是说，解码器104在每一个时钟周期都只有一个扫描输入信号si自某一信号输出端SO输出。

参照图3A～3B，其为键盘指令读取装置100中键盘矩阵电路108示意图。参照图3A，键盘除了供使用者使用的键盘按键之外，在键盘按键之下还具有一个由十六条水平线路302和八条垂直线路304彼此交错而成的键盘矩阵电路108。其中，每一条水平线路302分别与每一条垂直线路304交错形成一接点306，故键盘矩阵电路108共有128个接点306。在每一个接点306中，水平线路302与垂直线路304并不直接耦接。参照图3B，其为键盘指令读取装置100中键盘矩阵电路108的侧视剖面图。在键盘矩阵电路108上，每一个接点306的水平线路302会自软板表面伸入软板内部，在绕过与之交错的垂直线路304之后再伸出软板表面。如此的电路设计会使得水平线路302和垂直线路304互相交错，但并不直接耦接。

参照图4A～4B，其为键盘扫描矩阵108中一接点306的侧视剖面图。键盘上每一个键盘按键401的位置都对应到键盘矩阵电路108上的一个接点306。每一个键盘按键401的底部皆由具有导电性的石墨碳402所构成。参照图4A，在自然的状况下，键盘按键401(1)并未被按下。此时，键盘按键401(1)与水平线路302、垂直线路304彼此并不耦接，其空间配置关系如图4A所示。因此，在自然的状况下，键盘矩阵电路108中的键盘按键401(1)、水平线路302与垂直线路304是处于开路的状态。参照图4B，当使用者按下键盘按键401(2)时，被压下的键盘按键401(2)下方的石墨碳402会同时与相对应的接点306中的水平线路302与垂直线路304接触。因为石墨碳402具有导电性，当石墨碳402同时与水平线路302与垂直线路304接触时，会使得水平线路302与垂直线路304短路而互相导通。当键盘按键401被按下时，键盘按键401(2)与水平线路302、垂直线路304彼此之间的空间配置关系如图4B所示。由上文所述可知，键盘矩阵电路108的水平线路302与垂直线路304在自然的状态下并不互相接触，处于开路的状态。只有在键盘按键401被按下时，水平线路302与垂直线路304才会短路而互相导通。这种耦接方式称为常态开路(normal open)。换言之，键盘矩阵电路108的水平线路302与垂直线路304是以常态开路的方式彼此耦接。

同时参照图4A～4B与图5A～5B，图5A～5B为键盘矩阵电路108的扫描输入信号si与扫描输出信号so的时序图。如果与接点306的位置相对应的键盘按键401未被按下，如图4A所示，则在键盘按键401下方的接点306垂直交错的水平线路302与垂直线路304不会耦接，处于开路的状态。此时输入键盘矩阵电路108的扫描输入信号si将不会产生扫描输出信号so；其扫描输入信号si与扫描输出信号so的时序图如图5A所示。如果与接点306位置相对应的键盘按键401被按下，如图4B所示，则由于与键盘按键401底部具有导电性的石墨碳402接触的缘故，在键盘按键401下方的接点306垂直交错的水平线路302与垂直线路304会短路而互相导通。如此，便形成一条由解码器104的某个信号输出端SO，经过键盘扫描矩阵108的某条水平线路304，到与之交错的某条垂直线路306，到与该条垂直线路306耦接的多工器106的某个信号输入端SI的信号导通路径。自解码器104输出的扫描输入信号si便会经由此信号导通路径输入至多工器106；此时，扫描输入信号si与扫描输出信号so的时序图如图5B所示。

同时参照图4B以及图6，图6为当某一键盘按键被按下时，键盘矩阵电路108的扫描输入信号si与扫描输出信号so的时序图。当使用者按下键盘上某个键盘按键401(2)，如图3B所示，假设此键盘按键401(2)在键盘矩阵电路108上对应的接点306是由第三条水平线路302与第四条垂直线路304交错耦接而成。如此，如前文所述，则在此接点306交错的第三条水平线路402与第四条垂直线路304会因键盘按键401下方的石墨碳402而形成一导通的电路；同时参照图1，当解码器104自第三个信号输出端SO2输出扫描输入信号si时，此扫描输入信号si会与信号输出端SO2耦接的水平线路203输入键盘矩阵电路108中。并且经由键盘矩阵电路108第三条水平线路302，通过与之耦接的键盘按键401(2)底部具有导电性的石墨碳402，传送到键盘矩阵电路108的第四条垂直线路304。此时，扫描输出信号so会自键盘矩阵电路108的第四条垂直线路304经由第四个信号输入端SI3传送到多工器106中。键盘矩阵电路108的扫描输入信号si与扫描输出信号so的时序图如图6所示。

同时参照图1，多工器106具有八个信号输入端SI，分别与键盘扫描矩阵108上八条垂直线路304耦接。此外，多工器106也接收来自于内嵌控制处理单元102的时钟信号ck，使多工器106具有与内嵌控制处理单元102同步的运作时钟。由前文所述，扫描输入信号si依序自解码器104的信号输出端SO输入键盘矩阵电路108的水平线路402中。如果被按下的键盘按键401所对应的接点306不在此条水平线路402上的话，则多工器106不会接收到任何扫描输出信号so。如果被按下的键盘按键401所对应的接点306在此条水平线路402上的话，则多工器106的某一个信号输入端SI会收到扫描输出信号so。此时，多工器106会输出一多工输出信号sm，将之传回内嵌控制处理单元102中。多工输出信号sm的信号内容是收到扫描输出信号so的多工器106的信号输入端SI的地址。

内嵌控制处理单元102可藉由多工器106的多工输出信号sm的信号内容得知导通的垂直线路306的地址。同时，依据接收到多工输出信号sm时的时钟周期，内嵌控制处理单元102也可得知导通的水平线路402的地址。换言之，内嵌控制处理单元102可藉由多工器106的多工输出信号sm得知键盘矩阵电路108上，对应该被按下的键盘按键401的接点306的地址。内嵌控制处理单元102会根据预先存储于其存储器中的键盘矩阵电路108中每一个接点306的地址与指令的对应关系，得知该地址所对应指令为何。内嵌控制处理单元102会将使用者输入的指令转换成数据信号sdata，再以序列(serial)输出的方式将数据信号sdata传回计算机主机中。如此，键盘指令读取装置便完成读取使用者所按下的键盘按键，将之转换成指令信号后，送入计算机主机中的工作。

传统笔记型计算机是以内嵌控制处理单元来控制并执行键盘指令读取的工作。如此会产生以下的问题：

首先，内嵌控制处理单元实质上是一个微处理器。与一般逻辑电路相比，内嵌控制处理单元生产制造的成本远比逻辑电路要高得多。除此之外，计算机主机是藉由基本输入输出系统(Basic Input/Output System，BIOS)来操控内嵌控制处理单元，使得键盘指令读取装置能够顺利地执行工作。所以，笔记型计算机的制造厂商必须支付权利金给基本输入输出系统的厂商，以取得使用基本输入输出系统的指令码的授权。取得授权之后，制造厂商还必须设计软件程序，操控基本输入输出系统的指令码。如此，才能藉由基本输入输出系统来达到操控键盘指令读取装置的目的。

另外，内嵌控制处理单元中的只读存储器以及随机存取存储器的存储器容量有限。必须藉由外接存储器来支援内嵌控制处理单元的功能。故制造厂商还必须设计软件程序，藉由基本输入输出系统来操控内嵌控制处理单元与外接存储器来共同执行读取键盘指令的功能。

所以，对笔记型计算机的制造厂商而言，生产内嵌控制处理单元所需的时间与金钱的成本远比一般逻辑电路要昂贵许多。其中，制造厂商必须付出的成本包括，硬件生产制造所需的成本、设计软件的控制指令码所需的成本以及取得基本输入输出系统厂商的授权所需花费的成本。

此外，由于每一家内嵌控制处理单元的制造厂商的设计都不相同，使得每一家厂商所生产的内嵌控制处理单元，彼此之间无法相容。也就是说，不同厂商生产的内嵌控制处理单元，其产品的效能表现都不尽相同。因此，笔记型计算机的制造厂商都是固定采用某一家内嵌控制处理单元的制造厂商的产品，以减低开发并设计适用于不同厂商的内嵌控制处理单元的指令码所需的花费。但是，目前制造生产内嵌控制处理单元的厂商有限，故对笔记型计算机的厂商而言，内嵌控制处理单元的来源选择并不多。当笔记型计算机的厂商的需求大于内嵌控制处理单元的制造厂商所能提供的数量时，内嵌控制处理单元便只能提供给有限的厂商一定的数量。对其他厂商而言，就会造成缺货。如此，将会严重地影响到笔记型计算机制造厂商的产品的生产数量与生产效率。尤其内嵌控制处理单元的货源常常被某几家需求量较大的笔记型计算机的大厂所垄断。对需求量比较小的厂商而言，缺货的情况随时会不可预期的发生。而且发生的机率会比大厂更频繁，所造成的影响也更严重。

当内嵌控制处理单元缺货的情形发生时，笔记型计算机厂商唯一不得不选择的便是更换装设在笔记型计算机上的内嵌控制处理单元的品牌。改向别的内嵌控制处理单元的制造厂商购买其所生产的内嵌控制处理单元。但是如前文所述，每一家内嵌控制处理单元制造厂商生产的内嵌控制处理单元，彼此之间无法相容。换言之，如果笔记型计算机的制造厂商要使用不同厂商所生产的内嵌控制处理单元的话，则必须为基本输入输出系统设计不同的软件程序指令，才能控制不同厂商所生产的内嵌控制处理单元执行相同的工作。如此会使得笔记型计算机制造厂商的设计成本支出更为增加。

对笔记型计算机而言，内嵌控制处理单元对笔记型计算机的运作扮演相当重要的角色。除了键盘指令的读取以外，内嵌控制处理单元还必须负责执行其他工作。例如：电池的剩余电量的读取、笔记型计算机中，各个系统与元件电力使用的管理、屏幕面板亮度的控制、光盘机的直接播放......等等其他的功能。尽管内嵌控制处理单元实质上是一个功能强大的微处理器，但因为内嵌控制处理单元必须执行的工作繁多，故内嵌控制处理单元并不能快速而有效率的执行键盘指令的读取的工作。

综上所述，传统用于笔记型计算机的键盘指令读取装置至少会有以下的缺点：

一.内嵌控制处理单元的成本昂贵。

二.不同制造厂商所内嵌控制处理单元彼此无法相容。

三.内嵌控制处理单元的规格与效能不统一，更换不同来源的内嵌控制处理单元所需付出的代价太高。

四.内嵌控制处理单元并不能快速而有效率的执行键盘指令的读取的工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置。可达到以下目的：

一.降低键盘指令读取装置的成本。

二.降低更换不同来源的产品所需的代价，提高不同产品之间的相容性。

三.将各个厂商产品的规格标准化。

四.提高键盘指令读取装置的速度与效率。

根据本发明的目的，提出一种适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置，其中，键盘具有多个键盘按键，该键盘指令读取装置包括：移位寄存器，用以依据起始信号及时钟信号，输出多个扫描输入信号及参考信号；键盘矩阵电路，与所述移位寄存器耦接，其中，所述键盘矩阵电路具有多个接点，键盘上的每个键盘按键皆对应一接点，所述键盘矩阵电路依据扫描输入信号输出扫描输出信号；滤波器，与所述键盘矩阵电路耦接，用以依据所述扫描输出信号，输出滤波信号；缓冲器，与所述滤波器耦接，用以依据所述滤波信号输出缓冲信号；地址信号产生器，分别与所述移位寄存器以及所述缓冲器耦接，用以接收参考信号，并依据所述缓冲信号，输出地址信号；存储器，与所述地址产生器耦接，其中预先内建所述存储键盘矩阵电路上不同地址的接点与不同的指令之间的对应关系，用以依据所述地址信号输出一相对应的信号；比较器，与所述存储器耦接，其中，所述比较器具有多个状态存储器，用以分别存储多个状态数据，所述比较器依据所述相对应的信号以及所述状态存储器存储的状态数据来决定键盘指令读取装置要输出的指令，并且输出该指令；以及输出元件，与所述比较器耦接，用以依据所述比较信号输出一数据时钟信号与一数据输出信号。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图，作详细说明。

附图说明

图1为传统笔记型计算机的键盘指令读取装置的示意图。

图2为传统解码器输出的扫描输入信号的时序图。

图3A为键盘矩阵电路的示意图。

图3B为键盘矩阵电路的侧视剖面图。

图4A为键盘扫描矩阵一接点上的键盘按键未被按下时的侧视剖面图。

图4B为键盘扫描矩阵一接点上的键盘按键被按下时的侧视剖面图。

图5A为当键盘按键未被按下时键盘矩阵电路的输入信号与输出信号的时序图。

图5B为当键盘按键被按下时键盘矩阵电路的输入信号与输出信号的时序图。

图6为某一键盘按键被按下时键盘指令读取装置中各个信号的时序图。

图7为本发明的适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置的示意图。

图8为本发明的适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置中各个信号的时序图。

图9为输入滤波器的扫描输出信号与输出滤波器的滤波输出信号的比较图。

具体实施方式

参照图7，其为本发明的适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置700一较佳实施例的示意图。键盘指令读取装置700由移位寄存器(shiftregister)702、键盘矩阵电路(scan matrix)704、滤波器706、缓冲器708、地址产生器710、对应器712、比较器714以及输出元件716所组成。各元件间的耦接关系如图中所绘示，在此不再赘述，下文中将以本发明的键盘指令读取装置700的结构，说明键盘指令读取的方法。

参照图8，其为本发明的适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置中各个信号的时序图。键盘指令读取装置700具有移位寄存器702，移位寄存器702会接收起始信号in及时钟信号ck。起始信号in会周期性地每隔15个时钟周期就馈入移位寄存器702中，如图8所示，用以驱动移位寄存器702。

移位寄存器702具有16个信号输出端Q，依序标号为Q₀、Q₁......Q₁₅，如图7所示。参照图8，当移位寄存器702接收到起始信号in，会先将起始信号in反相，之后再依照时钟信号ck的时钟周期，自第一个信号输出端Q₀开始依序输出扫描输入信号si。也就是说，在起始信号in输入移位寄存器702时，移位寄存器702会自第一个信号输出端Q₀输出扫描输入信号si0。而在下一个时钟周期，移位寄存器702会自第二个信号输出端Q₁输出扫描输入信号si1......，以此类推，直到移位寄存器702自最后一个信号输出端Q₁₅输出扫描输入信号si15。之后，在下一个时钟周期，起始信号in又会输入移位寄存器702中，使得移位寄存器702又会自第一个信号输出端Q₀输出扫描输入信号si0。换言之，藉由周期性地接收起始信号in，移位寄存器702会周期性地依据时钟信号ck，依序自每个信号输出端Q输出扫描输入信号si。如此，使得自每个信号输出端Q输出的每个扫描输入信号si，其信号相位皆不相同。

移位寄存器702的每个信号输出端Q分别与键盘矩阵电路704中相对应的每条水平线路耦接。键盘扫描矩阵704的键盘按键401、水平线路402以及垂直线路304的空间配置关系，以及键盘矩阵电路704的操作原理，皆与传统作法相同。参照图3A～3B，键盘矩阵电路704上每条水平线路402与每条垂直线路304以常态开路的方式交错形成接点306。参照图4A～4B，键盘上每个键盘按键401皆对应键盘矩阵电路704的一个接点306。由前文所述，移位寄存器702会周期性地依序自每个信号输出端Q将扫描输入信号si经由水平线路依序馈入键盘矩阵电路704中。此时，如果被按下的键盘按键401所对应的接点306不在此条水平线路402上的话，则键盘矩阵电路702不会有扫描输出信号so输出。如果被按下的键盘按键401所对应的接点306在此条水平线路402上的话，则当使用者按下键盘按键401时，键盘矩阵电路702会自该条铅直线路304输出扫描输出信号so。

参照图7，键盘矩阵电路704的每条垂直线路分别与滤波器706的每个信号输入端耦接。由前文所述，当使用者使用键盘时，如果被按下的键盘按键，在键盘矩阵电路704所对应的接点，在某条垂直线路上的话，则该垂直线路会输出扫描输出信号so，自与该铅直线路耦接的信号输入端馈入滤波器706中。

参照图9，其为输入滤波器的扫描输出信号so与输出滤波器的滤波输出信号fo的比较图。在键盘指令读取装置700中，键盘按键的设计是键盘按键与底下的软板之间会有弹簧相连。当使用者按下键盘按键时，必须施以足够大的力量才能把键盘按键按下。当使用者的手指离开键盘按键时，键盘按键会藉由弹簧压缩形变所产生的弹力自动反弹弹回原来的状态。在键盘按键被按下以及自动弹回的时候，由于弹簧弹力的作用，使得键盘按键的位置会有往复振动的情况。如此会使该键盘按键对应的接点上的水平线路与垂直线路的导通关系受到影响，进而影响到键盘矩阵电路704所输出的扫描输出信号so的信号的稳定性。在扫描输出信号so由高电位转换成低电位(键盘按键被按下时)，或是由低电位转换成高电位(键盘按键自动弹回时)的转换的过程中，会产生不稳定的信号杂音，如图9所示。因此，在键盘矩阵电路704的下一级设置滤波器706，滤波器706具有过滤信号杂音的功能，可以滤除扫描输出信号so在电位转换时所造成的信号杂音。滤波器706会输出滤波信号fo至下一级缓冲器708中。缓冲器708与滤波器706耦接，用以使滤波信号fo具有稳定的高电位与低电位的电压值，并输出缓冲信号bo。

在键盘指令读取装置700中，键盘矩阵电路704共有八个信号输出端，分别与滤波器706的八个信号输入端耦接。滤波器706也具有八个信号输出端，分别与缓冲器708的八个信号输入端耦接。缓冲器708也具有八个信号输出端，分别与地址产生器710的八个信号输入端耦接。换言之，扫描输出信号so会从键盘矩阵电路704其中一个信号输出端输出。从不同的信号输出端输出的扫描输出信号so会依序经由滤波器706、缓冲器708中不同的信号输入/输出端传送至下一级的电路元件中。

地址产生器710分别与移位寄存器702及缓冲器708耦接。当移位寄存器702接收到起始信号in时，也会输出参考信号xo至地址产生器710。地址产生器710具有八个信号输入端，分别与缓冲器708的八个信号输出端耦接。由前文所述，扫描输出信号so会从键盘矩阵电路704的信号输出端输出。依序经由滤波器706、缓冲器708传送至地址产生器710中。当地址产生器710收到缓冲器708输出的缓冲信号bo时，移位寄存器702会计算当时的时钟与收到前一个参考信号xo时的时钟，两者间隔时钟信号的数目，来得知键盘矩阵电路704上导通的水平线路的地址。此外，地址产生器710也会依据缓冲信号bo内容，得知键盘矩阵电路704上导通的垂直线路的地址。由此，地址产生器710即可得知键盘矩阵电路704上电路导通的接点的地址。地址产生器710会依据来自移位寄存器702的参考信号xo以及来自缓冲器708的缓冲信号bo输出一地址信号ao，其信号内容是电路导通的接点在键盘矩阵电路704上的地址。

输出地址产生器710的地址信号ao会馈入至对应器712中。对应器712与地址产生器710耦接。键盘矩阵电路704上每一个接点都对应一个键盘按键。每个被按下的键盘按键代表使用者输入计算机的每一个指令。其中，每个指令可以是一个字符指令或是一个功能指令。对应器712中预先内建存储键盘矩阵电路704上不同地址的接点与不同的指令之间的对应关系。当对应器712收到地址产生器710输出的地址信号ao时，对应器712会映射出对应于该输入的地址信号ao的指令数据，并依据该指令数据输出对应信号mo。

由于每家笔记型计算机制造厂商所生产的数种键盘，每个键盘按键在键盘上的位置以及排列方式都不相同，故在键盘矩阵电路704上，每个接点所对应的键盘按键也会随着产品的不同而有所差异。因此，对应器712所存储的键盘矩阵电路704上地址的接点与指令之间的对应关系也必须随着键盘产品的不同而改变。对应器712可以是一可编程非易失性存储器(ProgrammableNonvolatile Memory)，其中存储的键盘矩阵电路704上地址的接点与指令之间的对应关系，可以藉由写入与抹除而程序化。如此，对应器712即可依照不同厂商所生产的键盘其键盘按键的位置与排列方式，预先设定存储键盘矩阵电路704上，每个接点的地址与指令之间的对应关系。使得每一家笔记型计算机制造厂商所生产的键盘，都可以适用键盘指令读取装置700，提高不同产品之间的相容性。

如果某家笔记型计算机制造厂商，它所生产的每一种键盘上每一个键盘按键都具有固定的位置及排列方式。则在键盘指令读取装置700中，对应器712并不一定要是可编程非易失性存储器，则也可以是较便宜的非易失性存储器(Nonvolatiile Memory)。如此，即可符合特定笔记型计算机制造商所生产的该种类型键盘的需求。

存储在对应器712中的指令数据，其数据结构的一较佳实施例可包含第一数据格式、第二数据格式以及功能状态格式。其中，各个数据格式的功能与不同数据格式之间的关系于此暂时略过，后文再加以详细说明。

输出对应器712的对应信号mo会馈入比较器714中。比较器714具有多个状态存储器，用以分别存储键盘输入的多个状态数据。一般笔记型计算机所使用的键盘上，每个键盘按键可能不只代表一个指令。在标准键盘上的键盘按键大多会代表两种指令，其可藉由键盘上的一些特殊功能键的切换，来决定当时被使用者按下的键盘按键的正确输出为何。换言之，键盘按键所代表的指令，会随着其他特殊功能键的状态而有所不同。例如：在初始状态下，当按下代表英文字母的键盘按键时，键盘指令读取装置700输出的指令应当是小写英文字母。但是，当使用者按下Caps Lock键后，此时，按下键盘上同一个的键盘按键，键盘指令读取装置700输出的指令应当是大写的英文字母。如果使用者再按一次Caps Lock键，则键盘指令读取装置700输出的指令又会是小写英文字母。因此，Caps Lock键就是一个可以转换键盘按键指令输出的特殊功能键。

如Caps Lock键一样会改变键盘按键指令输出的特殊功能键还有NumLock键。一般桌上型计算机的键盘右侧都会附加一个算术平台。其中包括有0～9十个数字键、加减乘除小数点五个功能键以及Enter键。笔记型计算机则是将算术平台设置于键盘的中央字母键的地方。藉由Num Lock键的切换来决定该些键盘按键的输出。此外，笔记型计算机上多个功能键也可以藉由Fn键与其他键组合的切换而分别具有控制屏幕的亮度、对比、显示位置及声音的大小......等功能。还有藉由Shift键的切换可以使使用者利用数字键输入某些特殊的符号，以及选择字母键的输出是大写字母或是小写字母。以上几个在一般键盘上面是都有的键盘按键，都属于可以转换键盘按键指令输出的特殊功能键。

在比较器714中，设计有多个状态存储器，以分别存储Caps Lock键、Num Lock键、Alt键、Fn键、Shift键......等等按键的切换状态。当比较器714收到对应器712输出的对应信号mo时，就会依据对应信号mo以及状态存储器存储的各个特殊功能键的切换状态来决定键盘指令读取装置700要输出的指令为何。

输出元件716会依据比较信号sc以序列的方式输出时钟信号sclk以及数据信号sdata，至此，键盘指令读取装置700便完成读取使用者所按下的键盘按键并将之转换成指令信号的程序。

以下，分别以使用者按下键盘上的特殊功能键，以及使用者按下功能键以及字符键这两种键盘按键为例，说明键盘指令读取装置700的运作情况以及存储在对应器712中的指令数据中，各个数据格式的功能与不同数据格式之间的关系。其中，特殊功能键至少包括前文所述的Fn键。功能键至少包括Caps Lock键、Num Lock键、Home键、End键、Insert键、Delete键、Back键、Ctrl键以及Alt键以及Shift键......等等。而字符键包括有英文字母、数字键以及符号键。

实施例一

当使用者按下键盘上的一般功能键或者是字符键，键盘矩阵电路704就会输出一扫描输出信号so。键盘上方的扫描输出信号so经过滤波器706、缓冲器708、地址产生器710的传送，之后，地址产生器710会输出一地址信号ao至对应器712中。对应器712中预存有接点的地址与键盘指令的对应关系。其中，存储在对应器712中的指令数据，其较佳地包含第一数据格式、第二数据格式以及功能状态格式三个部分。由前文所述，一般笔记型计算机所使用的键盘上，每个键盘按键通常都会代表两种指令。因此，在对应器712的指令数据中，分别以第一数据格式、第二数据格式存储被按下的该个键盘按键所可能代表的两种不同的指令。如果被按下的键盘接键被预设为只能代表一种指令的话，则只有第一数据格式存储有其所代表的指令数据。此外，功能状态格式可以是一个具有适当的位长度的数据列，其每一个位都代表一个特定的功能键的状态。例如：在功能状态格式中设计一个位，以该位的数据“1”或“0”，来代表键盘上的Caps Lock键是否被按下。因此，键盘上每个不同功能键在对应器712所对应的指令数据，其功能状态格式的数据都不相同。当对应器71 2输出对应信号mo至比较器714中时，比较器714读取对应数据mo，根据功能状态格式以及数据格式中的指令数据更新存储在特定状态存储器中的状态数据。例如：当使用者按下的是Caps Lock键时，比较器714会依据输入的对应数据mo中的功能状态格式以及数据格式中的指令数据更新存储Caps Lock的状态的状态存储器中的状态数据。例如：当被按下的是字母键时，则对应器714存储的指令数据中，第一数据格式与第二数据格式分别存储该字母的大写与小写的指令数据。需参考状态存储器存储的Caps Lock键决定要输出的是第一数据格式的指令数据还是第二数据格式的指令数据。作出选择之后再自输出元件输出时钟信号以及数据信号，完成读取键盘指令的工作。

实施例二

当使用者按下键盘上的特殊功能键，例如：Fn键，键盘矩阵电路704就会输出一扫描输出信号so。扫描输出信号so经过滤波器706、缓冲器708的传送，再馈入地址产生器710中。地址产生器710会依据移位寄存器702输出的参考信号xo以及缓冲器708输出的缓冲信号bo决定被按下的字符键在键盘矩阵电路704上相对应的接点的地址。之后，输出一地址信号ao至对应器712中。对应器712中预存有接点的地址与键盘指令的对应关系。其中，存储在对应器712中的指令数据，其较佳地包含第一数据格式、第二数据格式以及功能状态格式三个部分。在功能状态格式中设计一个位，以该位的数据“1”或“0”，来代表键盘上的特殊功能键是否被按下。在此实施例中，由于被按下的键是特殊功能键。所以预先存储在对应器712中，在与该地址信号ao相对应的指令数据里，其第一数据格式与第二数据格式之一者会存储有代表该被按下的特殊功能键的指令数据。键盘上每个不同的特殊功能键在对应器712所对应的指令数据都不相同。此时，由于被按下的是特殊功能键，所以比较器714并不会输出比较数据sc到输出元件716，供输出元件716输出。键盘指令读取装置会通过别的程序将此指令数据送至计算机系统以供读取与利用。

综上所述，本发明以一逻辑电路装置来取代内嵌控制处理单元读取键盘指令的功能，而该逻辑电路装置可以通过I²C总线(bus)与南桥芯片联络。需注意的是，本发明所提出的键盘指令读取装置，除了可设计成一个独立的电路系统之外，也非常便利于集成在计算机的芯片组，例如：南桥(south bridge)芯片中。

本发明上述实施例所揭露的适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置。可达到以下的效果：

一.降低键盘指令读取装置的成本。传统笔记型计算机是预先设计软件程序来控制基本输入输出单元的指令码，藉由基本输入输出系统来操控内嵌控制处理单元执行键盘指令读取的工作。对笔记型计算机的制造厂商而言，生产内嵌控制处理单元所需的时间与金钱的成本远比一般逻辑电路要昂贵许多。其中，制造厂商必须付出的成本包括，硬件生产制造所需的成本、设计软件的控制指令码所需的成本以及取得基本输入输出系统厂商的授权所需花费的成本。本发明的设计是以硬件设计一逻辑电路装置来取代内嵌控制处理单元读取键盘指令的功能。逻辑电路的生产制造远较微处理器单纯，所需的成本也低廉许多。而且如果把键盘指令读取装置直接设计在南桥芯片上，则更可以省下生产制造逻辑电路所需要的成本。此外，由硬件逻辑电路来取代撰写软件程序指令码的控制方法，更可以免去设计软件程序所需要的成本花费。还有，由逻辑电路来执行读取键盘指令的工作，就不需取得基本输入输出系统厂商的授权。如此，跟传统笔记型计算机的键盘指令读取装置相比，本发明所提出的键盘指令读取装置，对笔记型计算机的制造厂商而言，所需花费的成本会有极为显著的降低。

二.降低更换不同来源的产品所需的代价，提高不同产品之间的相容性。由于每家笔记型计算机制造厂商所生产的键盘，每个键盘按键在键盘上的位置以及排列方式都不相同。故在键盘指令读取装置的键盘矩阵电路上，每个接点所对应的键盘按键也会随着产品的不同而有所差异。本发明设计键盘指令读取装置中的对应器较佳的是一可抹除非易失性存储器，例如：EEPROM。其中存储的键盘矩阵电路上接点的地址与指令之间的对应关系可以藉由写入与抹除来作改变。如此，对应器即可依照不同厂商所生产的键盘其键盘按键的位置与排列方式，预先设定存储键盘矩阵电路上每个接点的地址与指令之间的对应关系。使得每一家笔记型计算机制造厂商所生产的键盘，都可以适用键盘指令读取装置，提高不同产品之间的相容性。

三.将各个厂商产品的规格标准化。本发明所提出的键盘指令读取装置，其所包含的逻辑电路元皆为构造单纯、容易大量制造的电路元件。此外，本发明提出的键盘指令读取装置具有高度相容性，可以适用于各家不同的笔记型计算机厂商所生产的各种不同类型的键盘。故笔记型计算机制造商可以将笔记型计算机中执行读取键盘指令的电路装置标准化。如此，对制造商而言，不但不会有电路元件的来源稀少甚至供应量不足的问题产生，也可以使因为更换不同来源的产品所需付出的代价减到最低。对笔记型计算机的系统厂商而言，由于电路规格标准化，在设计规划笔记型计算机的系统运作时，也不需去考虑不同的键盘指令读取装置之间的差异而作不同的设计。也减低了系统厂商人力与时间的成本花费。

四.提高键盘指令读取装置的速度与效率。对笔记型计算机而言，内嵌控制处理单元除了键盘指令的读取以外，还必须负责执行例如：电池的剩余电量的读取、笔记型计算机中，各个系统与元件电力使用的管理、屏幕面板亮度的控制、光盘机的直接播放......等等其他的功能。本发明的设计是以硬件设计一逻辑电路装置来取代内嵌控制处理单元读取键盘指令的功能。如此，读取键盘指令的工作就可以由内嵌控制处理单元独立出来，交由硬件逻辑电路来专门负责。如此，才可快速而有效率的执行键盘指令的读取的工作。此外，如果把键盘指令读取装置直接设计在南桥芯片上，则原来电路装置与南桥芯片之间的外部总线(bus)，例如：I²C总线，变成是南桥芯片里的内部总线。数据抹除与处理的速度将会更快。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书范围所界定的为准。

Claims (26)

1.一种适用于笔记型计算机的键盘指令读取装置，其中，键盘具有多个键盘按键，该键盘指令读取装置包括：

一移位寄存器，用以依据一起始信号及一时钟信号，输出多个扫描输入信号及一参考信号；

一键盘矩阵电路，与所述移位寄存器耦接，其中，所述键盘矩阵电路具有多个接点，键盘上的每个键盘按键皆对应一接点，所述键盘矩阵电路依据扫描输入信号输出一扫描输出信号；

一滤波器，与所述键盘矩阵电路耦接，用以依据所述扫描输出信号，输出一滤波信号；

一缓冲器，与所述滤波器耦接，用以依据所述滤波信号输出一缓冲信号；

一地址信号产生器，分别与所述移位寄存器以及所述缓冲器耦接，用以接收参考信号，并依据所述缓冲信号，输出一地址信号；

一存储器，与所述地址产生器耦接，其中预先内建所述存储键盘矩阵电路上不同地址的接点与不同的指令之间的对应关系，用以依据所述地址信号输出一相对应的信号；

一比较器，与所述存储器耦接，其中，所述比较器具有多个状态存储器，用以分别存储多个状态数据，所述比较器依据所述相对应的信号以及所述状态存储器存储的状态数据来决定键盘指令读取装置要输出的指令，并且输出该指令；以及

一输出元件，与所述比较器耦接，用以依据所述比较信号输出一数据时钟信号与一数据输出信号。

2.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，所述移位寄存器具有多个信号输出端，每个所述扫描输入信号自所述信号输出端之一输出。

3.如权利要求2所述的键盘指令读取装置，所述移位寄存器于所述起始信号至输入下一个起始信号的时间内输出所述扫描输入信号，其中，输出每个所述扫描输入信号的所述信号输出端皆不相同。

4.如权利要求2所述的键盘指令读取装置，所述移位寄存器在起始信号至输入下一个起始信号的时间内输出所述扫描输入信号，其中，每个所述扫描信号的信号相位皆不相同。

5.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘矩阵电路具有多个水平线路以及多个垂直线路。

6.如权利要求5所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘矩阵电路的每个所述水平线路以一常态开启的方式分别与每个垂直线路耦接。

7.如权利要求6所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘矩阵电路的每个所述接点由水平线路之一以及与水平线路耦接的垂直线路之一所构成。

8.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘矩阵电路的每个水平线路分别与所述移位寄存器中对应的每个所述信号输出端耦接。

9.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述滤波器具有多个信号输入端，所述键盘矩阵电路的每个垂直线路分别与所述滤波器中对应的每个信号输入端耦接。

10.如权利要求9所述的键盘指令读取装置，其中，所述滤波器用以滤除扫描输出信号的信号杂音。

11.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述滤波器具有多个信号输出端，且所述缓冲器具有多个信号输入端，所述滤波器的每个信号输出端分别与所述缓冲器中对应的多个信号输入端耦接。

12.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述缓冲器具有多个信号输出端，且所述地址产生器具有多个信号输入端，所述缓冲器的每个信号输出端分别与该地址信号产生器中对应的多个信号输入端耦接。

13.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，输入存储器的地址信号与由存储器输出的对应信号之一的对应关系预先存储于所述存储器中。

14.如权利要求13所述的键盘指令读取装置，其中，所述对应关系的格式包括一第一数据格式，一第二数据格式以及一功能状态格式。

15.如权利要求13所述的键盘指令读取装置，其中，所述存储器为一电性可擦除可编程只读存储器。

16.如权利要求13所述的键盘指令读取装置，其中，所述存储器为一可编程非易失性存储器。

17.如权利要求15或16所述的键盘指令读取装置，其中，所述地址信号与所述对应的信号的对应关系可程序化。

18.如权利要求13所述的键盘指令读取装置，其中，所述存储器为一只读存储器。

19.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述状态数据之一与字母锁定Caps Lock键的切换状态相对应。

20.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述状态数据之一与数字锁定Num Lock键的切换状态相对应。

21.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述状态数据之一与切换Shift键的切换状态相对应。

22.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述输出元件以序列方式输出时钟信号。

23.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述输出元件以序列方式输出数据信号。

24.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘指令读取装置集成在一南桥芯片中。

25.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘指令读取装置通过I²C总线与一南桥芯片联络。

26.如权利要求1所述的键盘指令读取装置，其中，所述键盘指令读取装置设置在一集成电路中。

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