DE69518683T2

DE69518683T2 - Rechnerssystem mit Betriebssystem zur Unterstützung einer berührungsempfindlichen Tafel

Info

Publication number: DE69518683T2
Application number: DE69518683T
Authority: DE
Inventors: Randal L Bertram; James L Combs
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2015-03-07
Also published as: ES2149924T3; CA2142798C; DE69518683D1; CN1139235A; EP0675426B1; CN1133916C; JPH07261923A; KR0160801B1; EP0675426A1; TW338817B; CA2142798A1; US5613137A; US5875311A; ATE196203T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rechnersystem mit Unterstützung für ein berührungsempfindliches Tablett im Betriebssystem.
Rechnersysteme mit Videografik sind allgemein bekannte populäre Konsumgüter. Ein übliches System enthält eine Datenverarbeitungseinheit, welche mit einem gewöhnlichen Fernsehgerät verbunden ist, um Abbilder eines Spieles oder einer anderen Anwendung darzustellen. Die Datenverarbeitungseinheit empfängt von einem Festspeicher (ROM) Steuersoftware, die üblicherweise in Form einer Kassette zusammengestellt ist. Die Kassette wird wieder entnehmbar in die Datenverarbeitungseinheit eingesteckt. Mindestens eine Zeigeeinheit, wie etwa eine Maus, ein Joystick, ein berührungsempfindliches Tablett, ein berührungsempfindlicher Bildschirm, eine Schaltfläche oder eine Lichtpistole sind ebenfalls mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden, damit der Spieler Positionsinformationen eingeben kann, die von der Steuersoftware dafür benutzt werden, die Anwendung auszuführen.
Die Datenverarbeitungseinheit hat üblicherweise eine einzige Zentraleinheit (CPU) und einen dazu gehörigen flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher, die alle Speicher mit wahlweisem Zugriff (RAM) und Ladeprogramm-Festspeicher (Lade-ROM), einen Fernseh-Signalgenerator (Hochfrequenz-Video) und einen Eingabe-/Ausgabe-Prozessor (E/A) zur Übertragung an die verschiedenen Zeigeeinheiten enthalten. Diese Einheiten befinden sich in Schaltverbindung. Ein Unterscheidungsmerkmal dieser Systeme besteht im Gebrauch einer Grundplatine oder Systemebene, um diese Baugruppen elektrisch miteinander zu verbinden.
Berührungsempfindliche Tabletts sind Zeigeeinheiten auf Koordinatenbasis, damit Daten vom Koordinatentyp in Rechnersysteme eingegeben werden können. Das berührungsempfindliche Tablett besteht üblicherweise aus einer druckempfindlichen begrenzten Ebene, die in der Lage ist, örtlichen Druck auf ihrer Oberfläche zu erkennen. Wenn ein Benutzer mit einem Finger, Stift oder Ähnlichem die Oberfläche berührt, ermittelt das berührungsempfindliche Tablett den Standort, der berührt wird, und übermittelt über eine beliebige Art von erzeugtem Signal dem damit verbundenen Rechnersystem die Koordinaten dieses Standortes. Als Reaktion führt der Rechner die mit dem gedrückten Standort verbundene Funktion aus, falls es eine solche gibt.
Üblicherweise werden ein oder mehrere Bereiche des berührungsempfindlichen Tabletts bestimmten Funktionen innerhalb des Systems oder innerhalb der Anwendungsprogramme zugeordnet, wie etwa dem Eingeben von Daten oder dem Bereitstellen gerichteter Eingaben. Der Benutzer wird üblicherweise durch eine Schablone darüber in Kenntnis gesetzt, welche Funktion mit welchem Bereich verbunden ist. Eine Schablone ist eine Folie mit einer grafischen Gestaltung und wird üblicherweise auf die Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts aufgelegt. Die grafische Gestaltung skizziert oder bildet üblicherweise Bereiche der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts ab, und die Bereiche werden normalerweise bezeichnet, um den Benutzer daran zu erinnern, welche Funktionen mit welchem der verschiedenen abgebildeten Bereiche verbunden sind.
Patentanmeldung WO 92 09944 legt ein Rechnersystem dar, das Folgendes umfasst: eine Zentraleinheit; einen Speicher in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit; eine periphere Schnittstellenschaltung in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit, damit der Zentraleinheit Daten vom Koordinatentyp von einem berührungsempfindlichen Tablett übermittelt werden, das eine berührungsempfindliche Oberfläche hat; und Definitionslogik für Berührungsbereiche, die mit der Zentraleinheit und der peripheren Schnittstelleneinheit verbunden und so konfiguriert ist, dass sie einen Bereich des berührungsempfindlichen Tabletts definiert und als Reaktion auf Bereichsdefinitionseingaben von einem Anwendungsprogramm, das auf der Zentraleinheit läuft/ den Bereich mit einem Bereichskennzeichner verbindet. Ein ähnliches System wird in Research Disclosure Nr. 229 vom März 1989 auf Seite 207 dargelegt.
In üblichen berührungsempfindlichen Tablettsystemen empfangen Anwendungsprogramme von dem berührungsempfindlichen Tablett Datensignale der Standortkoordinaten. Wenn das berührungsempfindliche Tablett beispielsweise übermittelt, dass die Tablettoberflache fünfzehn Spalten hinüber und zwölf Zeilen nach unten berührt wird, muss das Anwendungsprogramm den Koordinatenstandort mit der auf diesen bestimmten Bereich abgebildeten Funktion verbinden. Das heißt, das Anwendungsprogramm muss das Signal decodieren, das den Bereich der grafischen Gestaltung anzeigt, der berührt worden ist, wodurch die mit dem berührten Standort verbundene Funktion ermittelt wird.
Wenn es dem jeweiligen Anwendungsprogramm überlassen bleibt zu ermitteln, welcher Bereich berührt worden ist, führt dies zu mehreren Problemen. Erstens werden Anwendungen hardwareabhängig. Eine bestimmte Anwendung muss die Auflösung (die Anzahl der Zeilen und Spalten), die Gesamtgröße und das Datenformat des zu benutzenden berührungsempfindlichen Tabletts kennen, was dazu führt, dass Anwendungen möglicherweise nicht in der Lage sein werden, mit unterschiedlichen Arten von berührungsempfindlichen Tabletts zu arbeiten. Da technologischer Fortschritt die Auflösung des berührungsempfindlichen Tabletts erhöht, könnten die vorhandenen Programme nicht die Flexibilität besitzen, sich anzupassen. Zweitens müssen Anwendungsprogrammierer in die Anwendungsprogramme ein Standortdecodierprogramm hinein schreiben. Damit muss jedes Anwendungsprogramm seine eigenen Routinen zur Bereichsermittlung haben, was zur unnötigen Verdopplung des Aufwandes und zu möglichen Unstimmigkeiten und sogar Fehlern bei der Verfahrensweise führt, mit der Bereiche von berührungsempfindlichen Tabletts unterstützt werden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird nun ein Rechnersystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Zentraleinheit; einen Speicher in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit; eine periphere Schnittstellenschaltung in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit zum Übermitteln von Daten vom Koordinatentyp von einem externen berührungsempfindlichen Tablett, das eine berührungsempfindliche Oberfläche hat; und Definitionslogik für berührungsempfindliche Bereiche, die mit der Zentraleinheit und der peripheren Schnittstelleneinheit verbunden und so konfiguriert ist, dass ein Bereich des berührungsempfindlichen Tabletts definiert wird und als Reaktion auf Eingaben zur Bereichsdefinition von einem Anwendungsprogramm, das auf der Zentraleinheit läuft, der Bereich mit einem Bereichskennzeichner verbunden wird; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zentraleinheit das berührungsempfindliche Tablett in abgebildete Flächeneinheiten unterteilt, dass die Definitionslogik für berührungsempfindliche Bereiche Eingaben zur Bereichsdefinition in Einheiten annimmt, die den abgebildeten Einheiten entsprechen, und mit der Zentraleinheit verbundene Abbildungslogik des berührungsempfindlichen Tabletts die abgebildeten Einheiten der Eingaben in die Berührungsdefinitionslogik als Reaktion auf das Festlegen von Abbildungseingaben aus dem Anwendungsprogramm verändert.
Wenn die vorliegende Erfindung aus einem anderen Aspekt betrachtet wird, wird nun ein Verfahren zum Betreiben eines Rechnersystems bereitgestellt, das eine Zentraleinheit und eine periphere Schnittstellenschaltung in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit und zur elektrischen Verbindung an einer undurchsichtigen Eingabeeinheit vom Koordinatentyp, die eine berührungsempfindliche Oberfläche hat, mit der Zentraleinheit hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Definieren eines Bereiches der berührungsempfindlichen Oberfläche; als Reaktion auf Bereichsdefinitionseingaben von einem Anwendungsprogramm, das auf der Zentraleinheit ausgeführt wird, Verbinden des Bereiches mit einem Bereichskennzeichner; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Unterteilen der berührungsempfindlichen Oberfläche in abgebildete Bereichseinheiten; vom Anwendungsprogramm Annehmen von Bereichsdefinitionseingaben in Einheiten, die den abgebildeten Einheiten entsprechen; und Verändern der abgebildeten Einheiten der Bereichsdefinitionseingaben als Reaktion auf das Festlegen von Abbildungseingaben vom Anwendungsprogramm.
Wenn die vorliegende Erfindung aus noch einem weiteren Aspekt betrachtet wird, wird nun ein Rechnersystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Zentraleinheit (CPU); eine Speicherschaltung in Schaltverbindung mit der CPU; eine Videoschaltung in Schaltverbindung mit der CPU und dem Speicher, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das einem sichtbaren Abbild entspricht, das auf einer Videobildschirmeinheit angezeigt werden soll; eine periphere Schnittstellenschaltung in Schaltverbindung mit der CPU, um Signale aus externen Einheiten an die CPU zu übermitteln; eine freiliegende Tablettoberflache, die den Kontakt mit einem Finger, einem Stift oder Ähnlichem erlaubt; einen Halter zum abnehmbaren Befestigen einer Schablonenaufläge nahe der Tablettoberflache; einen Koordinatenabtaster nahe der Tablettoberfläche, um mindestens ein elektrisches Signal zu erzeugen, und das so konfiguriert ist, dass die Ansammlung elektrischer Signale den Koordinaten eines Stiftes, Fingers oder Ähnlichem entspricht, welche die Tablettoberfläche oder die Schablonenauflage nahe der Tablettoberfläche berühren; eine feste Grundplatte nahe der Tablettoberfläche; Schaltung zur Koordinatenermittlung in Schaltverbindung mit dem Koordinatenabtaster, damit die Koordinaten des Stiftes, Fingers oder Ähnlichem ermittelt werden können, welche die Tablettoberfläche oder eine Schablonenauflage nahe der Tablettoberfläche berühren; Schnittstellenschaltung in Schaltverbindung mit der Schaltung zur Koordinatenermittlung und der peripheren Schnittstellenschaltung zum Übertragen der ermittelten Koordinaten an sie; und Logik zum Definieren von berührungsempfindlichen Bereichen, die mit der CPU und der peripheren Schnittstelleneinheit verbunden und so konfiguriert ist, dass ein Bereich des berührungsempfindlichen Tabletts definiert wird und als Reaktion auf Eingabe aus mindestens einem Anwendungsprogramm, das auf der Zentraleinheit ausgeführt wird, der Bereich mit einem Bereichskennzeichner verbunden wird.
Wenn die vorliegende Erfindung aus einem weiteren Aspekt betrachtet wird, wird nun ein Rechnersystem bereitgestellt, das eine Zentraleinheit (CPU) und eine periphere Schnittstellenschaltung in Schaltverbindung mit der CPU und zum elektrischen Anschluss einer undurchsichtigen Eingabeeinheit vom Koordinatentyp an die CPU hat, wobei die Eingabeeinheit eine berührungsempfindliche Oberfläche hat, und das ein Betriebssystem hat, das Folgendes umfasst: eine Routine zum Definieren von Bereichen, die so konfiguriert ist, dass mindestens ein Bereich der Einheit vom Koordinatentyp definiert und als Reaktion auf Eingaben von mindestens einem Anwendungsprogramm, das auf der CPU läuft, der Bereich mit einem Bereichskennzeichner verbunden wird; eine Schnittstellenroutine für berührungsempfindliche Tabletts, die so konfiguriert ist, dass sie Daten vom Koordinatentyp von der peripheren Schnittstellenschaltung annimmt; eine Routine zum Kennzeichnen von Bereichen, die so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf Berührungen der Oberfläche den Bereichskennzeichner eines Bereiches der Einheit vom Koordinatentyp ermittelt; und eine Routine zum Übermitteln der Identität von Bereichen, die so konfiguriert ist, dass sie den ermittelten Bereichskennzeichner dem mindestens einem Anwendungsprogramm mitteilt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Rechnersystem mit Unterstützung berührungsempfindlicher Tabletts im Betriebssystem bereitgestellt. Das Betriebssystem hat die folgenden Fähigkeiten: (1) geometrische Bereiche des berührungsempfindlichen Tabletts auszubilden und als Reaktion auf Anwendungsprogramme die Bereiche bestimmten Bereichskennzeichnern zuzuordnen, und (2) den Bereichskennzeichner eines berührten Bereiches zu ermitteln und diesen Bereichskennzeichner an das Anwendungsprogramm zu schicken.
Diese allgemeinen Fähigkeiten bieten Übereinstimmung und Flexibilität für die Aufgabe einer Schnittstellenbildung mit einem berührungsempfindlichen Tablett.
Diese und weitere Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus einer ausführlichen Beschreibung der Erfindung eher offenkundig.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1A und 1B Blockschaltbilder sind, welche den allgemeinen Entwurf des Systems der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 1C ein schematisches Schaubild ist, das die Einzelheiten des Digital-Analog-Wandlers für die Videosignale zeigt, der im System der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 2A eine Draufsicht der Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung ist, die das berührungsempfindliche Tablett mit der Standardschablone, die beiden Steuerhebel (Joysticks) und eine Schablonenauflage zeigt;
Fig. 2B eine Draufsicht der Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung mit einer in die Halterung für die Schablonenauflage eingelegten Schablonenauflage ist;
Fig. 2C eine vergrößerte Ausschnittsansicht eines Teiles der in Fig. 2B gezeigten Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2D eine Querschnittansicht ist, die im Wesentlichen entlang der durch die Linie 2D-2D bezeichneten Ebene von Fig. 2C verläuft;
Fig. 2E eine Querschnittansicht ist, die im Wesentlichen entlang der durch die Linie 2E-2E bezeichneten Ebene von Fig. 2C verläuft;
Fig. 2F eine Querschnittansicht ist, die im Wesentlichen entlang der durch die Linie 2F-2F bezeichneten Ebene von Fig. 2A verläuft;
Fig. 2G eine teilweise Draufsicht der Ansicht der in Fig. 2A gezeigten Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung ist, wobei der Klarheit halber Teile herausgebrochen wurden;
Fig. 2H bis 2K untere Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen einer Kante einer Schablonenauflage sind, welche die Kennzeichnungsmuster zeigt;
Fig. 2L eine Vorderansicht der Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2M eine Teilquerschnittsansicht ist, die im Wesentlichen entlang der durch die Linie 2M-2M von Fig. 2A gebildeten Ebene verläuft, welche die Einzelheiten der Steuerhebel zeigt, die in der Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung verwendet werden; und
Fig. 3 ein Blockschaltbild ist, das die elektrische Schaltung der Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 1A und 1B wird ein Rechnersystem 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in Fig. 1A gezeigt, umfasst das System 10 eine Datenverarbeitungseinheit 12 mit einer Programmkassette 14, die damit so verbunden ist, dass sie wieder entnommen werden kann. Ebenfalls mit der Datenverarbeitungseinheit 12 ist ein Standardfernsehgerät 16 (TV) und eine Eingabeeinheit 18 verbunden, die ein berührungsempfindliches Tablett 19 und zwei Steuerhebel 20a, 20b hat. Die Eingabeeinheit 18 sendet an die Datenverarbeitungseinheit 12 Daten vom Koordinatentyp, die der Berührungsstelle mit einem Finger, Stift 21 oder Ähnlichem auf dem berührungsempfindlichen Tablett 19 entsprechen. Zusätzlich sendet die Eingabeeinheit 18 an die Datenverarbeitungseinheit 12 Daten vom Richtungstyp, die den Bewegungen der Steuerhebel 20a, 20b entsprechen. Obgleich dies in Fig. 1A nicht gezeigt wird, kann das Standardfernsehgerät 16 durch ein Paar Lautsprecher und eine Anzeigeeinheit ersetzt werden, die ein zusammengesetztes Bildsignal annimmt. Die Eingabeeinheit 18 ist über eine serielle Datenverbindung 22 mit der Datenverarbeitungseinheit 12 verbunden. Das Fernsehgerät 16 ist über eine Hochfrequenz-Bildleitung mit der Datenverarbeitungseinheit 12 verbunden.
Die Kassette 14 hat eine Kartensteckverbindung, die allgemein bei 26 angezeigt wird, die mit einem Kassettenanschluss 28 verbindet, wodurch Einheiten in der Kassette 14 mit Einheiten in der Datenverarbeitungseinheit 12 elektrisch verbunden werden.
Die Verarbeitungseinheit 12 umfasst eine CPU (Zentraleinheit) 30, die einen dazu gehörigen SYSTEM-Bus 31, eine(n) Ton-/Bild- Steuerung/-Coprozessor (A/V) 32, einen Systemspeicher 33, der mit einem SYSTEM-Bus 34 verbunden ist, der durch die/den A/V- Steuerung/-Coprozessor 32 aus dem SYSTEM-Bus 31 erzeugt wird, einen ersten und zweiten Decodierchip (nicht gezeigt), einen E/A-Coprozessor 36, zwei Kassettenanschlüsse (einer angezeigt bei 28, der andere nicht gezeigt), zusätzliche Schaltung 38, die dafür erforderlich ist, die Ton- und Bildsignale zu erzeugen, und einen Erweiterungsanschluss 39 hat. Diese Einheiten befinden sich so wie in den Figuren gezeigt in Schaltverbindung. Die zusätzliche Schaltung 38 wird in Fig. 1B gezeigt und ausführlicher in dem Begleittext von Fig. 1B erläutert.
Die CPU 30 erzeugt mehrere Busse: einen DATEN-Bus, einen ADRESS-Bus und einen STEUER-Bus, wie allgemein bekannt ist.
Diese drei Busse werden gemeinsam als SYSTEM-Bus 31 bezeichnet. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Zentraleinheit 30 eine 80376, hergestellt von Intel Corp., 3065 Bowers Avenue, Santa Clara, California, 95051. Die 80376 ist eine Variante der allgemein bekannten 80386SX, die allgemein bekannt ist und ebenfalls bei Intel Corp. verfügbar ist. Die 80376 unterscheidet sich von der 80386SX darin, dass die 80376 im 32-Bit-Modus statt im 16-Bit-Modus hochläuft. Insbesondere wird das CRO-Register in einen 0011H-Zustand (0011 in hexadezimaler Darstellung) gezwungen, wobei Bit 0 zwangsweise auf eine logische EINS gesetzt wird, wodurch bewirkt wird, dass die 376 in einem 32-Bit-Speichermodus arbeitet. Seitenwechsel ist aktiviert, um virtuellen 386- Betrieb zu gestatten.
Die/der A/V-Steuerung/-Coprozessor 32 erzeugt aus dem SYSTEM- Bus 31 drei Mehrzweck-Ersatz-Decodierleitungen (GPIO1, GPIO2 und GPIO3), von denen jede einen E/A-Adressbereich von 32 Bit bereit stellt. Die Mehrzweckcodierer können dafür benutzt werden, drei aktive untere Chipfreigaben für Einheiten bereitzustellen, die sich außerhalb der/des A/V-Steuerung/ -Coprozessors 32 befinden. In der Datenverarbeitungseinheit 12 werden die Mehrzweckdecodierer dafür benutzt, dem E/A- Coprozessor 36 (GPIO1) und den beiden Kassettenanschlüssen (GPIO2 und GPIO3) Adressbereiche zu decodieren. Die restliche Schaltung der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 wird nachstehend erläutert.
Der Systemspeicher 33 umfasst Bildschirm-PAM, System-RAM und Urlade-ROM (alle nicht gezeigt). Der zum Bildschirm gehörige RAM und System-RAM haben 1 Megabyte des 32-Bit-DRAMs. Geeignete DRAMs sind ein Paar TCS14170BJ-Speicherchips zu 256 Kilobyte mal 16 Bit, hergestellt von Toshiba, die so konfiguriert sind, dass sie einen 32-Bit-Speicher bieten. Ein Teil des Adressraumes der Zentraleinheit 30 wird innerhalb der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 auf eine Anzahl von Achtbit-Registern decodiert. Alle internen Standorte befinden sich an geraden Adressgrenzen, E/A-Lese- und Aufzeichnungsvorgänge können gegebenenfalls in Wortbreite erfolgen. In dieser bestimmten Ausführungsform können die Aufzeichnungsvorgänge in Bytebreite bei Registern in Wortbreite nicht vorgenommen werden, und E/A-Zyklen können nicht dafür benutzt werden, auf ungerade Adressen zuzugreifen.
Der Urlade-ROM ist immer 16 Bit breit. Der Urlade-ROM umfasst zwei löschbare programmierbare Festspeicher 27C512, die von zahlreichen Herstellern produziert werden, wodurch sich 128 K Urlade-ROM ergeben. Nach einer Rücksetzung wird das eine Megabyte-Fenster von F20000H bis FFFFFFH, das ROM und internen Speicher enthält, über den Adressbereich von 16 Megabyte wiederholt.
Der Systemspeicher 33 wird von einer Anzahl von Einheiten gemeinsam genutzt. Die/der A/V-Steuerung/-Coprozessor 32 ist für den Systemspeicher 33 der Zuteiler; daher wird der SYSTEM- Bus 31 durch die/den A/V-Steuerung/-Coprozessor 32 zu einem SYSTEMA-Bus 34 (der einen DATElSP-Bus, einen ADRESS"-Bus und einen STEUERx-Bus umfasst, alle nicht gezeigt) verändert. Damit wird auf den Systemspeicher 33 über den SYSTEM"-Bus 34 zugegriffen.
Der E/A-Coprozessor 36 verbindet die Zentraleinheit 30 mit zahlreichen Eingabeeinheiten, wie etwa der Eingabeeinheit 18 und wahlweisen Einheiten, wie etwa einer Tastatur (nicht gezeigt), Steuerungen (nicht gezeigt), einer Maus (nicht gezeigt) und einem Drucker (nicht gezeigt). In der bevorzugten Ausführungsform ist der E/A-Coprozessor 36 ein vorprogrammierter MC68HC705C8 (hiernach "68HC705"), der von Motorola Corp, hergestellt wird, der bei 2 MHz läuft. Der E/A- Coprozessor 68HC705 36 ist mit der Zentraleinheit 30 dadurch verbunden, dass der 68HC705 als periphere Einheit konfiguriert ist: (1) PA0 bis PA7 sind mit D0 bis D7 des DATEN-Busses verbunden; (2) PB7, PB1 und PB2 sind mit GPIO1 (einem 32-Byte- Adressbereich, der durch die/den A/V-Steuerung/-Coprozessor 32 wie nachstehend beschrieben decodiert wird), A1 beziehungsweise A2 des STEUER-Busses und ADRESS-Busses verbunden, und (3) PB3, PB4 und PB5 sind mit ADS, BEREIT beziehungsweise LESEN/AUFZEICHNEN des STEUER-Busses verbunden. Der E/A-Coprozessor 36 wird durch die/den AV-Steuerung/ -Coprozessor decodiert, um im E/A-Raum vier 16-Bit-Adressen zu haben (hier als AS0, AS2, AS4 und AS6 bezeichnet).
Das Programm innerhalb des 68HC705 stellt die Verbindung zur Zentraleinheit 30 auf folgende Weise her. Der 68HC705 ist so aufgebaut, dass er direkt am Prozessorbus hängt und als E/A- Anschluss zur Zentraleinheit 30 wirkt. Ein Paar interne Zwischenspeicher hält die Daten fest, die zwischen beiden Prozessoren unterwegs sind, bis der andere zu ihrem Empfang bereit ist. Statusbits an jedem Prozessor zeigen den Zustand der Datenzwischenspeicher an. Jeder kann durch Prüfen der Statusbits darüber Auskunft geben, ob die vorhergehenden Daten gelesen worden sind und ob irgendwelche neuen Daten darauf warten, gelesen zu werden.
Der E/A-Coprozessor 36 realisiert unter Anderem die folgenden Funktionen: (1) einen Zeitgeber zu 50 ms, (2) eine serielle Steuerungsverbindung zum Empfang von Übertragungspaketen von den Eingabeeinheiten, (3) einen Kassetten- /Erweiterungsabtaster zum Feststellen des Vorhandenseins oder Fehlens einer Kassette 14 in jedem Kassettenanschluss und des Vorhandenseins oder Fehlens einer Erweiterungseinheit oder eines CD-Laufwerkes im Erweiterungsanschluss, (4) eine Systemrücksetzung, und (5) eine nichtflüchtige I²C-RAM- Schnittstelle (NVRAM). Der E/A-Coprozessor 36 realisiert auch eine wahlweise serielle Steuerleitung von DSA- Kompaktbildplatten, damit Übertragungen mit einem wahlweisen CD-Laufwerk möglich sind.
Der 50-ms-Zeitgeber wird realisiert, indem der Überwachungszeitgeber des E/A-Coprozessors 68HC705 36 so konfiguriert wird, das er bei regelmäßigen 50-Millisekunden- Intervallen abläuft. Jedes Mal/ wenn der Überwachungszeitgeber abläuft, unterbricht der E/A-Coprozessor 36 die Zentraleinheit 30 unter Verwendung von analoger Unterbrechung 0 (AI0) der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 (die/der A/V-Steuerung/ -Coprozessor unterbricht die Zentraleinheit über die IRQ- Leitung als Reaktion darauf, das der E/A-Coprozessor AI0 auf logisch 0 zieht). Die Zentraleinheit aktiviert und deaktiviert den 50-ms-Zeitgeber, indem sie entweder das Byte 0F0H oder das Byte 00H in den E/A-Anschluss AS0 einschreibt. Der Zeitgeber ist standardmäßig aktiviert.
Während des Bestätigungszyklus der Unterbrechung der Zentraleinheit bewahrt die/der A/V-Steuerung/-Coprozessor die Adresse der die Unterbrechung behandelnden Routine. Die die Unterbrechung behandelnde Routine veranlasst die Zentraleinheit 30, ein oder mehrere Bytes aus dem 16-Bit-E/A- Anschluss AS0 zu lesen, der dem E/A-Coprozessor entspricht.
Während jedes Lesens von E/A-Anschluss AS0 wählt die/der A/V- Steuerung/-Coprozessor 32 den E/A-Coprozessor 36 an, womit eine Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit und dem E/A- Coprozessor 36 gestattet wird.
Der E/A-Coprozessor 36 wird immer ein Byte haben, das als Reaktion auf die 50-ms-Unterbrechung an die Zentraleinheit übertragen werden soll. Das untere Halbbyte dieses Bytes enthält die Anzahl der Abläufe der 50-ms-Zeitspanne seit dem letzten Unterbrechungsbestätigungszyklus, und das obere Halbbyte dieses Bytes enthält die Anzahl der Nachrichten von E/A-Einheiten, die an die Zentraleinheit übertragen werden sollen. Wenn der 50-ms-Zeitgeber deaktiviert ist, wird das untere Halbbyte dieses Bytes null sein. Wenn mehr als 15 Nachrichten empfangen worden sind, wird 15 in das obere Halbbyte geschickt, und alle restlichen Nachrichten werden während der nächsten Übertragung gesendet. In Abhängigkeit vom Inhalt dieses ersten Byte könnte die Zentraleinheit nachfolgende Bytes vom E/A-Coprozessor 36 lesen, was meistenteils Datenpakete von Eingabeeinheiten sein werden. Üblicherweise werden die Eingabeeinheiten nur Nachrichten versenden, wenn sich ihre jeweiligen Zustände ändern, wodurch die Nachrichtenübertragungsfrequenz sehr niedrig gehalten wird.
Die Eingabeeinheit 18 und alle anderen Eingabeeinheiten sind über die serielle Datenverbindung 22 mit dem E/A-Coprozessor 36 verbunden. Die einzelnen Eingabeeinheiten (z. B. die Eingabeeinheit 18) formen die Bewegungen der Steuereinheiten in ein Format um, das für Übertragung auf der seriellen Verbindung 22 geeignet ist. Die Eingabeeinheit 18 sendet über die serielle Datenverbindung 22 Datenpakete an die Systemeinheit 12. Wie nachstehend erklärt wird, unterscheidet sich der Aufbau der Datenpakete in Abhängigkeit von der Art der Eingabeeinheit. Einheiten vom Koordinatentyp (Maus, analoger Steuerhebel, berührungsempfindliches Tablett usw.) haben einen anderen Datenpaketaufbau als eine Einheit vom Schaltkontakttyp (Tastatur, digitaler Steuerhebel, Schaltfläche usw.).
Die serielle Steuerungsverbindung 22 besteht aus drei (3) Leitungen: einer Leitung zum Datenempfang, einer Stromversorgungsleitung (+5 VDC) und einer Masseleitung. Der 68HC705 realisiert die Datenempfangsleitung der seriellen Steuerungsverbindung unter Verwendung des PDO/RDI- Anschlussstiftes des 68HC705. Dieser Stift ist dafür vorgesehen, dass er als Schnittstelle zu seriellen Einheiten benutzt werden soll, die das bekannte Asynchronformat verwenden. Serielle Übertragungen haben das folgende Format: 4800 Bits pro Sekunde, keine Parität, 8 Datenbits und ein Stoppbit. Ein getaktetes Synchronformat könnte als Alternative benutzt werden. Die serielle Steuerungsverbindung 22 wird durch einen Mini-DIN-Steckanschluss mit sechs Leitern (nicht gezeigt), der allgemein bekannt ist, mit externen Einheiten verbunden. Eingabeeinheiten sind prioritätsverkettet, so dass eine einzelne Einheit physisch mit der Datenverarbeitungseinheit 12 in Verbindung steht. Beispielsweise wird, wenn eine sogenannte Mauszeigereinheit dem System 10 hinzugefügt wird, die Maus mit der Eingabeeinheit 18 verbunden, die mit der Verarbeitungseinheit 12 verbunden ist.
Die Kassettenabtastung und Erweiterungsabtastung dienen dem Feststellen des Vorhandenseins oder Fehlens einer Kassette 14 in jedem Kassettenanschluss oder dem Erweiterungsanschluss und werden realisiert, indem der E/A-Coprozessor 36 einen Stift des Kassettenanschlusses 28 abfragen muss. Der Stift wird durch einen geeigneten Pull-up-Widerstand (nicht gezeigt) auf der Systemebene auf eine logische EINS gezogen, und eine korrekt eingelegte Kassette 14 zieht den Stift auf eine logische NULL. Damit zeigt eine EINS an jeder Kassettenabtastung das Fehlen einer Kassette 14 und eine NULL das Vorhandensein einer Kassette 14 an. Gleichermaßen zeigt eine EINS an der Erweiterungsabtastung das Fehlen einer Erweiterungseinheit an, wie etwa eines wahlweisen CD- Laufwerkes, und eine NULL zeigt das Vorhandensein einer Erweiterungseinheit an.
Das Rücksetzen wird dadurch realisiert, dass der E/A- Coprozessor 36 die Steuerung über das Rücksetzsignal der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 erhält, das seinerseits das Rücksetzsignal der Zentraleinheit 30 steuert. Die Zentraleinheit 30 kann dem E/A-Coprozessor 36 den Befehl geben, das System 10 dadurch zurückzusetzen, dass es den E/A- Coprozessor 36 dazu veranlasst, die/den A/V-Steuerung/ -Coprozessor zurückzusetzen, die/der ihrerseits/seinerseits die Zentraleinheit 30 zurücksetzt. Die Zentraleinheit veranlasst die E/A-Steuerung, eine Systemrücksetzung zu erzeugen, indem sie an Anschluss AS0 das Byte 0FFH schreibt. Zusätzlich überwacht der E/A-Coprozessor 36 den wahlweisen Rücksetzschalter (nicht gezeigt) für das System und setzt das System zurück, wenn er einen geschlossenen Kontakt erkennt.
Abschließend realisiert der E/A-Coprozessor eine nichtflüchtigen I²C-RAM-Schnittstelle (NVRAM), um den Inhalt der 512 Bytes des nichtflüchtigen System-RAM zu lesen, zu melden und zu überprüfen. Der NVRAM (nicht gezeigt) umfasst einen PCF8594, hergestellt von Philips Semiconductor, und befindet sich über die I²C-Schnittstelle in Schaltverbindung mit dem E/A-Prozessor. Mehr als ein PCF8594 können hintereinander geschaltet werden, um mehr NVRAM-Kapazität bereitzustellen. Um auf den NVRAM zuzugreifen, wir eine Drei- Byte-Folge benutzt. Auf alle drei Bytes wird über E/A- Anschluss AS0 zugegriffen. Das erste von der Zentraleinheit in den E/A-Coprozessor gemeldete Byte zeigt an, ob die Übertragung ein Lese- oder Aufzeichnungsvorgang ist und γibt dem E/A-Coprozessor eine Segmentadresse. Das untere Halbbyte dieses Byte zeigt die Art der Übertragung an: 01H zeigt einen Aufzeichnungsvorgang vom NVRAM und 02H einen Lesevorgang vom NVRAM an. Das obere Halbbyte dieses Byte ist eine Segmentnummer zu 4 Bit, die einem 256-Byte-Segment des NVRAM entspricht. Mit 512 Bytes vom NVRAM werden nur die beiden unteren Segmente (0 und 1) benutzt. Sowohl für Lese- wie Aufzeichnungsvorgänge ist das nächste Byte das gleiche - das nächste Byte wird von der Zentraleinheit gemeldet und besteht aus der Adresse des Byte, auf das innerhalb des Segmentes zugegriffen wird. Das letzte Byte wird durch die Zentraleinheit entweder in den I/O-Coprozessor gemeldet oder daraus gelesen und ist das Datenbyte, das aus dem NVRAM gelesen oder in ihm gemeldet werden soll.
Als Alternative kann der E/A-Coprozessor auf eine andere Weise realisiert werden. Beispielsweise könnte ein lesbares Schieberegister mit drei Zuständen in geeigneter Weise die Information von der seriellen Datenverbindung 22 empfangen. In diesem Falle liest die Zentraleinheit 30 periodisch das Schieberegister, um auf die Datenpakete aus Eingabeeinheiten zuzugreifen.
Der erste Decodierchip (nicht gezeigt) befindet sich in elektrischer Schaltverbindung mit der Zentraleinheit 30, der/dem A/V-Steuerung/-Coprozessor 32 und den beiden Kassettenanschlüssen 28 (der andere wird nicht gezeigt). Der erste Decodierchip nimmt als Eingabe die oberen beiden Adressleitungen des SYSTEM-Bus 31 an, decodiert den 16- Megabyte-Adressraum der 80376-Zentraleinheit 30 in vier Bereiche zu vier Megabyte, die durch drei Chipauswahlleitungen dargestellt werden: zwei für die Kassettenanschlüsse 28 (die andere wird nicht gezeigt) und eine für die/den A/V- Steuerung/-Coprozessor 32. Die oberen vier Megabyte und die unteren vier Megabyte werden an die Chipauswahl der/des A/V- Steuerung/-Coprozessors decodiert, und die beiden verbleibenden Bereiche zu vier Megabyte werden an die beiden Chipauswahlen der Kassettenanschlüsse decodiert.
Der zweite Decodierchip (nicht gezeigt) wird dafür benutzt, die Chipauswahl für den Erweiterungsanschluss 39 zu realisieren. Der zweite Decodierchip befindet sich über SYSTEM'-Bus 34 in Schaltverbindung mit der/dem A/V-Steuerung/ -Coprozessor 32 und dem Erweiterungsanschluss 39. Der zweite Decodierchip ermöglicht es der/dem A/V-Steuerung/-Coprozessor 32, einen 128-K-Block des System-ROM zu decodieren, der bei F20000H beginnt. Der Bereich von F40000H bis FFFFFFH wird durch den zweiten Decodierchip zum Gebrauch durch den Erweiterungsanschluss 39 decodiert. Dieser ROM-Block, der von dem zweiten Decodierchip decodiert worden ist, wird dafür benutzt, dem System 10 über den Erweiterungsanschluss 39 ROM hinzuzufügen.
Die Datenverarbeitungseinheit 12 hat auch ein Paar Kassettenanschlüsse (einer bei 28 angezeigt, der andere nicht gezeigt), um eine Kassette 14 mit der Zentraleinheit 30 und anderen Systembaugruppen in Schaltverbindung zu bringen. Die Kassette 14 bekommt über einen goldplattierten Steckkartenanschluss 26 mit 62 Stiften (zwei Reihen zu 31 Leitern) Verbindung mit dem Anschluss 28 der Datenverarbeitungseinheit 12. Die Prozessoreinheit 12 hat zwei Kassettenanschlüsse 28, um die Steckkartenanschlüsse des Steckkartenanschlusses 26 aufzunehmen. Die Kassetten 14 haben goldplattierte Steckkartenanschlüsse, die mit den Leitern der Anschlüsse 28 übereinstimmen, so dass es möglich wird, dass die Kassetten 14 steckbar mit der Prozessoreinheit 12 verbunden werden. Die folgenden Signale werden über die Kassettenanschlüsse 28 (der andere wird nicht gezeigt) an externe Einheiten übertragen: Signale von SYSTEM-Bus 31, eine Kassettenabtastleitung, Stromversorgung, Masse, Analog- Unterbrechung 1 oder 2 (jede Kassette hat eine eindeutige Unterbrechung), GPIO 2 oder 3 (jede Kassette hat eine eindeutige Chipauswahl), eine Verriegelungsleitung (die ein typisches Signal des SYSTEM-Busses 31 des 80376 und 80386SX ist), und eine Kassettenauswahl, die durch den ersten Decodierchip erzeugt wird. Als Alternative können die Signale, die an ein wahlweises CD-Laufwerk übertragen werden müssen, über den Kassettenanschluss 28 auch an externe Einheiten angeschlossen werden.
Zusätzlich hat die Prozessoreinheit 12 einen einzelnen Steckkartenerweiterungsanschluss 39 mit 112 Stiften (zwei Reihen von jeweils 56 Stiften). Der Erweiterungsanschluss 39 gestattet es Einheiten, dem Systemspeicher 33 mehr Speicher und verschiedene andere Merkmale hinzuzufügen. Mit dem Erweiterungsanschluss 39 verbundene Einheiten haben goldplattierte Kartenkanten, um in den Erweiterungsanschluss zu passen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Einheiten mit der Prozessoreinheit 12 steckbar verbunden werden. Die folgenden Signale werden über den Erweiterungsanschluss 39 an externe Einheiten übertragen: Signale vom SYSTEMA-Bus, eine Abtastleitung für den Erweiterungsanschluss 39, Stromversorgung, Masse, CAS- und RAS-Leitungen und eine Auswahl für Erweiterungsanschluss 39, die vom zweiten Decodierchip erzeugt worden ist. Als Alternative können die Signale, die an ein wahlweises CD-Laufwerk übertragen werden müssen, über den Erweiterungsanschluss 39 ebenfalls an externe Einheiten übertragen werden.
Die Programmkassette 14 umfasst einen Programm-ROM 40 und einen Decodierer 42. Als Alternative kann der Decodierer 42 in die Verarbeitungseinheit 12 eingebaut werden. Der Programm-ROM 40 enthält Code, der für die Ausführung auf der Zentraleinheit 30 geeignet ist, in einem Festspeicherformat. Als Alternative können andere Speichertypen, wie etwa ein batteriegepufferter RAM als Speichereinheit in der Kassette 14 benutzt werden. Der Programm-ROM 40 befindet sich in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit 30, wie in Fig. 1A gezeigt.
Der Adressdecodierer 42 innerhalb von Kassette 14 decodiert die volle Breite des ADRESS-Busses in einen Speicherbereich, der für den Programm-ROM 40 geeignet ist, und erzeugt ein Chipauswahlsignal 44, das für den ROM 40 erforderlich ist, wie allgemein bekannt. Der Adressdecodierer 42 wird in einer programmierbaren Matrixlogik (PAL) 16V8 realisiert, die allgemein bekannt ist und von zahlreichen Herstellern produziert wird, z. B. AMD Corp. Wenn der Decodierer 42 in der Zentraleinheit 12 vorgesehen ist, wird die Auswahl 44 durch den Anschluss 26 elektrisch an den ROM 40 übertragen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1B wird nun die zusätzliche Schaltung 38 von Fig. 1A gezeigt, wie sie mit der/dem A/V- Steuerung/-Coprozessor 32 verbunden ist. Die zusätzliche Schaltung 38 umfasst vier Einheiten: einen Digital-Analog- Wandler für Videosignale (Bild-DAC) 50, einen NTSC/PAL- Codierer 52 (wobei sich "PAL" auf den allgemein bekannten Europäischen Fernsehsignal-Standard bezieht), einen Digital- Analog-Tonwandler / Analog-Digital-Wandler / Komprimierer / Dekomprimierer 54 (ADC/DAC/CODEC) und einen Hochfrequenzmodulator 56. Jeder ist entsprechend den Figuren angeschlossen.
Die Elektronik der/des Ton-/Bild-Steuerung/-Coprozessors (A/V- Steuerung/-Coprozessor) 32 ist größtenteils innerhalb einer festen Steckkarte mit Logikchip enthalten, die als ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) allgemein bekannt ist. Eine/ein A/V-Steuerung/-Coprozessor 32, welcher der hier abgegebenen Beschreibung entspricht, kann von MSU Ltd., 270 Upper 4th Street, Witan Gate West, Central Milton Keynes, MK9 1DP England, bezogen werden. Die/der A/V- Steuerung/-Coprozessor 32 enthält eine Prozessorschnittstelle 60, einen Prozessor-Cachespeicher 62, eine Speicherschnittstelle/-auffrischung 64, eine Bildsteuerung 66, eine Unterbrechungssteuerung 68, einen Bildblitter 70, einen wahlweisen CD-Blockdecodierer, einen digitalen Signalprozessor (DSP) 74 und einen DSP-Speicher 76. Die Prozessorschnittstelle 60, die Speicherschnittstelle/-auffrischung 64 und die Bildsteuerung 66 werden zusammen als Bild/Speichersteuerung 67 bezeichnet. Der Systemspeicher 33, die Zentraleinheit 30 und andere Einheiten liegen außerhalb der/des A/V-Steuerung/ -Coprozessors 32.
Die/der A/V-Steuerung/-Coprozessor 32 erzeugt aus dem SYSTEM- BUS 31 den SYSTEM'-Bus 34, wodurch die Zentraleinheit 30 vom Systemspeicher 33 isoliert wird. Damit verbindet der SYSTEM'- Bus 34 die verschiedenen Einheiten elektrisch mit dem Systemspeicher 33. Den SYSTEM'-Bus 34 nutzen sechs mögliche Busmaster gemeinsam (in der Reihenfolge von der höchsten zur jeweils niedrigsten Priorität): die Speicherauffrischung 64, die Bildsteuerung 66, ein wahlweiser CD-Blockdecodierer (nicht gezeigt), der DSP 74, der Blitter 70 und die Zentraleinheit 30 (über die Prozessorschnittstelle 60). Nur einer der Busmaster kann zu einem beliebigen Zeitpunkt den SYSTEM'-Bus 34 steuern. Der Zuteiler innerhalb der Bild-/Speichersteuerung 67 steuert die veränderlichen Prioritäten der Einheiten, wie hier beschrieben wird, und befindet sich in elektrischer Schaltverbindung mit allen den Einheiten, die sich innerhalb der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 befinden. Beispielsweise hat die Zentraleinheit 30 die niedrigste Priorität aller Busmaster, bis eine Unterbrechung erfolgt. Damit befindet sich der Zuteiler in Schaltverbindung sowohl mit der Schnittstelle 60 der Zentraleinheit als auch der Unterbrechungssteuerung 68.
Der Cachespeicher 62 ist kein Cachespeicher in dem Sinne, dass er Befehle für die Zentraleinheit 30 vorabruft. Vielmehr ist der Cachespeicher 62 ein statischer RAM Von 512 · 16 Bit, der sich bei F14000H bis F143FFH befindet, der von der Zentraleinheit 30 für Variable, Stapel oder Programmcode benutzt werden kann, um die Programmausführung zu beschleunigen.
Die Bild-/Speichersteuerung 67 (die Prozessorschnittstelle 60, die Speicherschnittstelle/-auffrischung 64 und Bildsteuerung 66) steuert den SYSTEM'-Bus 34 und stellt dem Speicher Zeitgebersignale (z. B. GAS, RAS, Aufzeichnungaktivierung usw.) für Speichereinheiten bereit, die am SYSTEM'-Bus 34 hängen, wie es allgemein bekannt ist. Sie setzt Busmastervorgänge während Bildzeilen für kurze Zeit aus, um Bildanzeigedaten abzurufen und den dynamischen RAM (DRAM) aufzufrischen. Sie steuert auch die Schnittstelle mit der Zentraleinheit 30.
Die Bildsteuerung 66 hat einen flexiblen Bildzeitgeber- Generator, der so programmiert werden kann, dass er unterschiedlichen TV-Normen und Monitoren bis zu einem VGA- Standard 640 · 480 genügt. Das genaue Bildformat wird durch das Einstellen verschiedener Register in der/dem A/V- Steuerung/-Coprozessor gesteuert: horizontale Periode, horizontaler Gleichlauf, horizontales Leerstellenende, horizontaler Leerstellenanfang, horizontaler Anzeigebeginn, horizontales Anzeigeende, horizontaler Abrufbeginn, horizontales Abrufende, horizontal-vertikaler Gleichlauf, vertikale Periode, vertikaler Gleichlauf, vertikales Leerstellenende, vertikaler Leerstellenbeginn, vertikaler Anzeigebeginn, vertikales Anzeigeende, Bildunterbrechung und Lichtstiftregister. Der Bildsteuerung 66 stehen drei Farbauflösungen zur Verfügung: vier Bit pro Bildpunkt, acht Bit pro Bildpunkt und 16 Bit pro Bildpunkt. Das Speicherabbild des Bildschirmes ist nicht an die Breite der Bildanzeige gebunden, sondern wird unabhängig definiert.
Die Bild-/Speichersteuerung 67 decodiert den Adressbereich mit 16 Megabyte der 80376-Zentraleinheit 30 in das folgende Speicherabbild: 1 MB System-RAM (000000H bis 0FFFFFH), 4 MB für den ersten Kassetten-ROM (400000 bis 7FFFFFH), 4 MB für den zweiten Kassetten-ROM (800000 bis BFFFFFH), 64 KB des internen Speichers für die/den Bild/Tonsteuerung/-Coprozessor (F10000H bis FIFFFFH) und einen Block von 128 KB des System- ROM (FE0000H bis FFFFFFH). Die 64 Kilobyte des internen Speichers umfassen Paletten-RAM, Blitterregister und DSP- Register und -Speicher. Der Paletten-Adressbereich wurde vorstehend angegeben. Die Blitterregister erstrecken sich im Bereich von F10400H bis F107FFH. Der DSP-Speicher erstreckt sich von F10800H bis F18000H.
Wenn das wahlweise CD-Laufwerk dem System hinzugefügt wird, werden dem Speicherabbild die folgenden Bereiche hinzugefügt: weitere 1 MB System-RAM (100000H bis 1FFFFFH) und 128 KB für das CD-Laufwerk (FC0000H bis FDFFFFH).
Die Unterbrechungssteuerung 68 übermittelt der Zentraleinheit 30 sechs interne Unterbrechungen: Bildunterbrechung (höchste Priorität), analoge Unterbrechung 0 (AI0), analoge Unterbrechung 1 (All), analoge Unterbrechung 2 (AI2), Unterbrechung des CD-Blockdecodierers, und DSP-Unterbrechung (niedrigste Priorität). Die Unterbrechungssteuerung löscht automatisch eine Unterbrechung, wenn die Zentraleinheit den Unterbrechungsbestätigungszyklus ausführt. Für jede der Unterbrechungen steht ein Maskenbit zur Verfügung.
Der Butter 70 ist ein Grafikprozessor für schnelle Bildschirmaktualisierung und -animation, der für die Zentraleinheit 30 oder DSP 74 als Hardware-Grafikunterprogramm wirkt. Er führt von der Zentraleinheit 30 und der DSP 74 in den Speicher gemeldete Befehle aus. Er kann wahlweise lange Folgen von Grafikvorgängen ausführen, indem er neue Befehlsgruppen aus Systemspeicher 33 liest. Über Blitterprogrammbetrieb wird er Busmaster und kann daher für beträchtliche Zeiträume die ausschließliche Steuerung des SYSTEM'-Busses 34 übernehmen. Seine Priorität gegenüber der Zentraleinheit 30 ist jedoch nicht absolut; er kann aufgefordert werden, der Zentraleinheit 30 den SYSTEM'-Bus 34 zu übergeben, wenn eine Unterbrechung auftritt. Die Zentraleinheit 30 ist auf der Systemebene der Busmaster mit der niedrigsten Priorität; sie hat jedoch die vollständige Steuerung der anderen Hardware, daher befindet sich der Einsatz des SYSTEM'-Busses 34 vollständig unter der Programmsteuerung der Zentraleinheit 30.
Der Blitter 70 hat einen vielseitigen Vergleicher, um intelligente Blittervorgänge auszuüben, und eine Logikfunktionseinheit (LFU), um die Ausgabedaten zu erzeugen. Die Logikfunktionseinheit kann die Inhalte der Datenregister auf zahlreiche nützliche Weisen verknüpfen, um die Ausgabedaten zu erzeugen, und der Vergleicher kann bestimmte Vergleiche an den Daten vornehmen, um Aufzeichnungsvorgänge zu verhindern und wahlweise den Blittervorgang anzuhalten.
Die Logikfunktionseinheit erzeugt die Ausgabedaten, die am Bestimmungsort im Systemspeicher 33 gemeldet werden. Sie kann jegliche logische Kombination der Bildpunkte der Quell- und Bestimmungsregister ausführen. "Quelldatenbildpunkte" können entweder aus dem Quelldatenregister oder dem Datenmusterdatenreglster ausgewählt werden. Die LFU wählt einen beliebigen der vier Booleschen Elementarpolynome (A & B, A & B, A & B und A & B) der beiden Gruppen von Eingabedaten aus den Datenregistern aus und erzeugt das logische ODER der beiden ausgewählten Elementarpolynome. Dies ermöglicht jede beliebige logische Kombination von Eingabedaten; damit sind 16 funktionale Möglichkeiten vorhanden.
Der Vergleicher kann die verschiedensten Vergleiche an den Daten in den Quell-, Bestimmungsort- und Datenmusterregistern vornehmen. Wenn seine Vergleichsbedingungen eingehalten werden, erzeugt er ein Sperrsignal. Das Sperrsignal wird dafür benutzt, einen Aufzeichnungsvorgang zu blockieren und wahlweise den Blittervorgang anzuhalten. Der Vergleicher kann auch dafür benutzt werden, in Bildpunktebenen einen Effekt bereitzustellen, um transparente Farben zur Kollisionserkennung und für Suchvorgänge im Systemspeicher 33 und als Hilfe bei der Zeichendarstellung bereitzustellen.
Der DSP 74 ist ein einfacher extremer Hochgeschwindigkeitsprozessor zur Klangsynthese, der mit bis zu 33 Millionen Befehlen pro Sekunde (MIPs) arbeitet. Er hat über eine DSP-DMA-Steuerung (nicht gezeigt) auf den SYSTEMx- Bus 34 Zugriff, was ihm ermöglicht, in Systemspeicher 33 Bytes oder Worte zu melden oder diese aus ihm zu lesen. Diese Übertragungen erfolgen in kurzen Bündeln und unterliegen der DSP-Programmsteuerung. Der DSP 74 führt die Programme dann aus und speichert in seinem eigenen ihm gehörigen Hochgeschwindigkeitsspeicher 76 Daten.
Der DSP-Audioprozessor 74 ist ein arithmetischer Mehrzweck- Coprozessor mit ausreichender Leistung, um einen Hochleistungs-Musiksynthesizer zu realisieren. Es werden für eine Erzeugung von Stereo-Tonsignalen mit einer Genauigkeit von 16 Bit synchrone serielle Ausgaben bereitgestellt, die eine Klangqualität ergeben, die normalerweise mit der CD- Technologie verbunden ist. Der DSP 74 ist vom Hauptrechner der Zentraleinheit 30 aus mikroprogrammierbar, und der Befehlssatz ist ausreichend flexibel, um den Benutzer in die Lage zu versetzen, die Einheit so zu programmieren, dass sie viele unterschiedliche Funktionen ausführt, die von denen eines "Musik-Synthesizers" sehr verschieden sind. Derartige Anwendungen könnten algorithmische Spracherzeugung, Klanganalyse unter Verwendung der Schnellen Fourier- Transformationstechnik und dreidimensionale grafische Drehungen enthalten. Der DSP 74 benutzt zum maximalen Datendurchsatz Harvard-Architektur (getrennte Programm- und Datenbusse). Der DSP 74 hat eine arithmetische Logikeinheit (ALU), die sowohl handwareseitige Multiplikations/Summierhardware zu 16 Bit mal 16 Bit als auch Addier-, Subtrahier- und logische Funktionen aufweist. Es gibt auch eine getrennte serielle Divisionseinheit, die pro Tick ein Quotientenbit erzeugt.
Die ALU innerhalb des DSP 74 ist eine arithmetische Logikeinheit zu 16 Bit mit den gleichen Funktionen wie die 74181 von Texas Instruments, die allgemein bekannt ist. Gewöhnliche arithmetische Vorgänge werden als Befehle codiert; außergewöhnliche Befehle können durch direktes Einstellen der ALU-Modusbits mit dem arithmetischen Mehrzweckbefehl (GAI) ausgeführt werden.
Der DSP 74 hat einen DSP-Speicher 76, der mit ihm verbunden ist. Der DSP-Speicher 76 umfasst einen Programm-RAM, Daten- RAM, eine Register-/Konstantentabelle und einen Sinus-ROM (alle nicht gezeigt). Auf den DSP-Speicher 76 wird im Allgemeinen sowohl im internen Adressraum des DSP als auch im Adressraum des Systemspeichers 33 zugegriffen. Der Programm- RAM des DSP besteht aus 512 Worten zu 18 Bit. An diesen Standorten kann nur durch die Zentraleinheit 30 gemeldet werden, und soweit der DSP 74 betroffen ist, sind es nur Leseprogramme. Der Programm-RAM erscheint nicht im internen Adressraum des DSP. Auf den Programm-RAM kann vom Hauptrechner nicht zugegriffen werden, wenn der DSP läuft, es kann aber zugegriffen werden, wenn der DSP leer läuft.
Der DSP 74 hat auch eine serielle Digital-Analog- Wandlerschnittstelle (DAC) für Ton. Die serielle DAC- Schnittstelle gestattet es dem DSP 74, sowohl einen synchronen seriellen DAC (I²S oder ähnlich) zu treiben als auch Daten aus einer synchronen seriellen Datenquelle einzugeben, wie etwa einem CD-Laufwerk.
Die Bildsteuerung 66 der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 ist mit dem externen Bild-DAC 50 verbunden, der die achtzehn Bits der Bildpunktinformation 78 (jeweils sechs Bits rot, grün und blau) aus der Bildsteuerung 66 in ein RGB-Signal 80 umwandelt, wie es allgemein bekannt ist. Jeder Farbkanal (R 80a, G 80b, B 80c) des Bild-DAC 50 wird mit einem R2R- Widerstandsbaum und einen Transistor 2N2222 realisiert, wie es in Fig. 1C gezeigt wird. Die Einheiten in Fig. 1C befinden sich wie gezeigt in Schaltverbindung. Die Widerstände 86a bis 86j in Fig. 1C sind alle 0,25-W-Widerstände mit den gezeigten Werten, die innerhalb einer Toleranz von 5% liegen. Der Transistor 88 ist ein 2N2222.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 1B wird das RGB-Signal 80 durch den NTSC/PAL-Codierer 52 in ein zusammengesetztes NTSC-Bildsignal 90 umgewandelt. Der NTSC/PAL-Codierer 52 nimmt den Farbtakt 92, die HSYNC- und VSYNC-Signale 94, die durch die Bildsteuerung 66 der/des A/V-Steuerung/-Coprozessors 32 erzeugt werden, und die Bildausgaben rot 80a, grün 80b und blau 80c an, die durch den Bild-DAC 50 erzeugt wurden, und erzeugt ein zusammengesetztes Bildsignal 90 im allgemein bekannten NTSC- oder Basisband-Bildformat. Als Alternative kann das allgemein bekannte PAL-Format (Europäische Fernsehsignalnorm) erzeugt werden. Das zusammengesetzte Bildsignal 90 wird mit externen Einheiten mit einer einzigen Tonbuchse vom RCA-Typ (nicht gezeigt), wie sie allgemein bekannt ist, verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der NTSC/PAL-Codierer 52 ein CXA1145, hergestellt von der Sony Corp. Als Alternative kann ein MC1377, hergestellt von Motorola Corp, benutzt werden.
Der Ton-ADC/DAC/CODEC 54 ist mit einer seriellen Verbindung 96, die mit dem allgemein bekannten I²S-Protokoll von Philips übereinstimmt, mit dem DSP 74 verbunden. Der ADC/DAC/CODEC 54 wandelt Analogdaten in Digitaldaten um und umgekehrt und komprimiert und dekomprimiert Digitaldaten. Der ADC/DAC/CODEC 54 verbindet externe Stereoanalogdaten 97a und 97b von wahlweisen Mikrofonen mit der/dem A/V-Steuerung/-Coprozessor 32. Die Toneingaben 97a und 97b werden mit einen genormten - Zoll-Stereoanschluss mit externen Einheiten verbunden. Der Ton-ADC/DAC/CODEC 54 verbindet auch digitale Daten von der/dem A/V-Steuerung/-Coprozessor mit externen Einheiten, indem linke und rechte Ausleitungs-Tonsignale 98a und 98b erzeugt werden. Diese Signale 98a und 98b werden mit externen Einheiten verbunden, wie etwa wahlweisen Lautsprechern (nicht gezeigt) mit zwei RCA-Ton-Buchsen, wie sie allgemein bekannt sind. Wie nachstehend erwähnt, werden die Tonleitungssignale 98a und 98b auch dem Hochfrequenzbildsignal 22 hinzugefügt.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der ADC/DAC/CODEC 54 ein von Crystal Semiconductor hergestellter CS4216. Das Teil enthält sowohl Mikrofoneingaben mit programmierbarer Verstärkung als auch Ausgaben mit programmierbaren Dämpfungsgliedern. Verstärkung und Dämpfung werden programmierbar durch den DSP 74 gesteuert.
Als Alternative kann der ADC/DAC/CODEC 54 durch einen von Philips hergestellten DAC TDA1311 ersetzt werden. Wenn dieser Chip benutzt wird, sind die ADC- und CODEC-Funktionen nicht verfügbar.
Der Hochfrequenzmodulator 56 mischt das zusammengesetzte Bildsignal 90 vom NTSC/PAL-Codierer 52 mit den Tonsignalen 98a und 98b der linken und rechten Ausgangsleitung vom Ton- ADC/DAC/CODEC 54 auf eine Trägerfrequenz, um ein Hochfrequenzbildsignal 22 zu erzeugen, das zur direkten Eingabe in das Fernsehgerät 16 geeignet ist. Um die unterschiedlichen PAL- (Europäische Fernsehsignalnorm) und NTSC-Formate zu erzeugen, muss ein unterschiedlicher Hochfrequenzmodulator und -Quarz benutzt werden. Das Hochfrequenzbildsignal 22 wird mit externen Einheiten mit einem einzigen, allgemein bekannten Koaxialbuchsenanschluss vom Typ F verbunden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2A bis 2M und 3 wird eine Ausführungsform der Eingabeeinheit 18 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt wird, umfasst die Eingabeeinheit 18 ein berührungsempfindliches Tablett 19 und zwei Steuerhebel 20a, 20b, die in einem einzigen Gehäuse 100 enthalten sind. Das Gehäuse 100 besteht aus ABS-T (Acrylnitril-Butadienstyren, das von Wong's Electronics Co. Ltd., Wongs Industrial Centre, 180 Wai Yip Street, Kwun Tong, Kowloon, Hong Kong, als Material ABS, Qualität T verfügbar ist). Die Eingabeeinheit 18 nimmt Schablonenauflagen 102 auf, wobei jede der Auflagen einen Körper 104, eine Lasche 106 und ein Kennzeichnungsmuster 108 an einer Kante auf der Unterseite umfasst. Die Schablonenauflage 102 besteht aus einem dünnen Material, wie etwa beschichtetem Papier, beschichteter Pappe oder einer Polyesterfolie. Eine geeignete Polyesterfolie wird von DuPont hergestellt und ist unter dem DuPont-Handelsnamen "Mylar" allgemein verfügbar. Der Körper 104 hat ein darin oder darauf aufgezeichnetes grafisches Bild; das heißt, die grafische Gestaltung wurde geschrieben, gedruckt, gemalt, eingeschnitten, graviert, mit Siebdruck aufgetragen oder anderweitig dauerhaft auf oder in dem Auflagenkörper 104 angebracht. Die Lasche 106 erstreckt sich aus dem Körper 104 heraus und wird dafür benutzt, die Schablonenauflage 102 anzufassen. Das Kennzeichnungsmuster 108 wird im die Fig. 26 bis 2K begleitenden Text beschrieben.
Das berührungsempfindliche Tablett 19 hat eine Tablettoberflache 110, die frei liegt, so dass sie den Kontakt mit einem Finger, Stift 21 oder Ahnlichem erlaubt. Die Tablettoberflache hat eine Standardgestaltung der Schablone, die in oder auf der Tablettoberflache 110 eingezeichnet ist; das heißt, das grafische Standardbild der Schablone ist dauerhaft aufgezeichnet, gedruckt, gemalt, eingeschnitten, graviert, mit Siebdruck aufgebracht oder anderweitig auf oder in der Tablettoberflache 110 angebracht.
Wie in Fig. 2A gezeigt, können durch die grafische Gestaltung der Standardschablone, die in oder auf der Tablettoberflache 110 eingezeichnet ist, die folgenden Funktionen unterstützt werden: "Eingabe" "Ende" "Pause" "vorhergehend" "nächstes" und Pfeiltasten (nach oben, nach unten, nach links und nach rechts). Als Alternative können "Auswahl" anstelle von "Eingabe" und "Löschen" anstelle von "Ende" benutzt werden. Wiederum als Alternative können zehn rechteckige Bereiche ausgebildet werden - jeweils einer für jede arabische Ziffer. Wiederum als Alternative können die Buchstaben der englischen Sprache auf einen Bereich der berührungsempfindlichen Tabletts abgebildet werden. Wiederum als Alternative könnte eine QWERTY-Tastatur auf der Tablettoberflache 110 abgebildet werden. Tatsächlich kann praktisch jedes beliebige Muster oder jede beliebige Kombination von Mustern und Symbolen ausgewählt werden. Die grafische Standardgestaltung der Schablone sollte so gewählt werden, dass sie für eine größere Anzahl von Anwendungen nützlich ist, die für das System 10 ins Auge gefasst werden.
Die Eingabeeinheit 18 umfasst zwei Formen von Haltern zum Befestigen einer Schablonenaufläge 102 nahe der Tablettoberflache 110: (1) eine überhängende Lippe 112, die drei gerade Lippenteile 112a bis 112c umfasst, die eine im Allgemeinen U-förmige Nut 114 definieren und welche die Schablonenauflage 102 an drei Seiten festhalten, und (2) einem Paar Wülsten 116a, 116b, welche die Schablonenauflage 102 an der vierten Seite festhalten. Die Lippe 112, die Nut 114 und die Wülste 116a, 116b werden ausführlicher in dem die Fig. 2C, 2D und 2E begleitenden Text gezeigt und beschrieben.
Ebenfalls in Fig. 2A werden ein Griff 118 zum Transportieren der Eingabeeinheit 18 und eine röhrenförmige Öffnung 120 zum Aufbewahren des Stiftes 21 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2B wird nun eine ebene Draufsicht der Eingabeeinheit 18 mit einer in der Nähe zur Tablettoberfläche 110 aufgelegten Schablonenaufläge 102 gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, sind drei Seiten des Körpers 104 der Auflage 102 unter die drei Lippenbereiche 112a bis 112c geschoben. Ebenfalls in dieser Figur werden die Wülste 116a, 116b gezeigt, welche die vierte Seite des Körpers 104 der Auflage 102 festhalten, wobei einer an jeder Seite der Lasche 106 der Auflage 104 angeordnet ist. Die Auflage 102 wird durch Einschieben der linken und rechten Seite des Körpers 104 der Auflage 102 unter die Lippenbereiche 112a und 112c und Schieben der Auflage 102 nach unten eingeführt, bis sich die untere Kante des Körpers 104 der Auflage 102 unter dem Lippenbereich 112b befindet. Schließlich wird die Auflage 102 losgelassen, und die Lasche 106 wird zwischen die Wülste 116a, 116b eingedrückt, welche die Auflage 102 an der oberen Seite festhalten.
Fig. 2C, 2D und 2E zeigen die Einzelheiten der Wülste 116a, 116b und die Auflage 102. Fig. 2D zeigt die Lasche 106, die sich hinter dem Wulst 116b erstreckt. Fig. 2E zeigt den Körper 104 der Auflage 102, wie er an den Wulst 116b angrenzt.
Die Auflage 102 wird entfernt, indem mit Daumen und Zeigefinger an der Lasche 106 angefasst und der Körper 104 der Auflage 102 über die Wülste 116a, 116b angehoben wird, wodurch die Auflage 102 unter der U-förmigen Lippe 112 heraus und über die Wülste 116a, 116b hinweg hervorgleiten kann.
Fig. 2F zeigt die Nut 114, welche die Auflage 102 an drei Seiten festhält. Ebenfalls in dieser Figur wird der Abtaster 122 für das berührungsempfindliche Tablett, ein Auflagenabtaster 124, ein Hohlraum 126 zum Aufbewahren einer Vielzahl von Schablonenauflagen 102 und eine im Wesentlichen starre Grundplatte 127 gezeigt, die aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 100 besteht, wobei dieses eine Widerstandskraft bietet, die dafür ausreicht, dass eine Berührung von Abtaster 122 erkannt werden kann.
Der Abtaster 122 für das berührungsempfindliche Tablett ist nahe der Tablettoberflache 110 angeordnet und ist auf eine derartige Weise konfiguriert, dass es Druck durch einen Finger, einen Stift 21 oder Ähnliches auf oder in der Nähe der Tablettoberfläche 110 dem Abtaster ermöglicht, die Berührungsstelle zu erkennen.
Der Abtaster 122 für das berührungsempfindliche Tablett kann einer von vielen Typen sein, wie etwa auf Impedanz beruhende Abtaster, akustische Abtaster und Abtaster, die auf Schaltverbindung reagieren. Beispiele enthalten Matrizen von Membranschaltern, z. B. die in US-Patentschrift 4 736 190 von Florella beschriebene Einheit, und auf Schaltverbindung reagierende Abtaster mit besserer Auflösung, z. B. die in US- Patentschrift 4 529 959 von Ito et al. beschriebene Einheit. .Ein geeigneter Abtaster 122 kann bei Wong's Electronics Co. Ltd., Wongs Industrial Centre, 180 Wai Yip Street, Kwun Tong, Kowloon, Hong Kong, mit der Teilnummer PR39983 bestellt werden.
Der Abtaster 122 erzeugt mindestens ein elektrisches Signal, das auf den Stift 21, Finger oder Ähnliches reagiert, welche die Tablettoberfläche 110 oder die Schablonenaufläge 102 nahe der Tablettoberfläche 110 berühren. Beispielsweise erfordern Abtaster von dem Typ, die auf Schaltverbindung reagieren, eine Anzahl von Treibern, mit denen der Reihe nach die vielen Leitungen auf einer Achse angesteuert werden, und eine Anzahl von Empfängern, um zu erkennen, welche der Leitungen auf der anderen Achse das von den Treibern gesteuerte Signal führt. Das Wissen, welcher Treiber das Signal erzeugte, das von welchem Empfänger erkannt worden ist, gestattet es, die Berührungsstelle zu ermitteln, die den Schaltkontakt verursacht hat.
Der Auflagenabtaster 124 ist ein Abtaster, der ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Kennzeichnungsmuster 108 auf der Auflage 102 entspricht. Damit müssen der Auflagenabtaster 124 des berührungsempfindlichen Tabletts 19 und das Kennzeichnungsmuster 108 der Schablonenauflage 102 sowohl hinsichtlich der Standort- als auch der Einheitentechnik übereinstimmen. Ein geeigneter Auflagenabtaster 124 besteht aus einer Bank von sechs optoelektrischen Sendern/Empfängern, von denen jeder einen winkligen Sender und einen winkligen Empfänger hat, wie sie allgemein bekannt sind und bei Wong's Electronics Co. Ltd. mit der Teilnummer PR39990 verfügbar sind.
Wie in Fig. 2G gezeigt, ist der Auflagenabtaster 124 optisch über sechs Löcher 128a bis 128f im Gehäuse 100 mit dem Kennzeichnungsmuster 108 verbunden. Unter jedem Loch 128 befindet sich ein einzelnes Paar optoelektronischer Sender/Empfänger (nicht gezeigt). In einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) können die sechs Sender/Empfängerpaare des Auflagenabtasters 124 und die sechs Löcher 128a bis 128f in zwei Gruppen zu jeweils drei aufgeteilt werden, wobei jeweils eine an jeder Seite des Abtasters 122 des berührungsempfindlichen Tabletts angeordnet ist. Das heißt, drei Löcher 128a bis 128c (und ihr zugehöriges Empfänger/Senderpaar) können unter einem Lippenbereich 112a positioniert werden, und die anderen drei Löcher 128d bis 128f (und ihre zugehörigen Empfänger/Senderpaare) können unter dem anderen Lippenbereich 112c angeordnet werden.
Fig. 2H bis 2K zeigen Beispiele von Kennzeichnungsmustern 108. Die Kennzeichnungsmuster 108 sind an einer Kante der Schablonenaufläge 102 angeordnet. Es gibt sechs einzelne Kennzeichen - eines für jedes einzelne Sender/Empfängerpaar des Auflagenabtasters 124. Wenn sich die Auflage 102 an Ort und Stelle befindet, richtet sich das Kennzeichnungsmuster 108 mit dem Abtaster 124 aus. Wenn die andere Ausführungsform gilt, die vorstehend beschrieben worden ist, bei der zwei Gruppen von drei Löchern für die Abtaster benutzt werden, müssen die Kennzeichnungsmuster 108 gleichermaßen in zwei Gruppen zu drei aufgeteilt werden, und es muss jeweils eine auf jeder Seite des Abtasters 122 des berührungsempfindlichen Tabletts angeordnet werden.
Das Benutzen optoelektrischer Sender/Empfängerpaare als Abtaster 124 ermöglicht es, dass sehr einfache Kennzeichnungsmuster 108 in der Schablonenaufläge 102 entworfen werden. Wenn das Material, aus dem die Auflage besteht, weiß ist, können mit schwarzer Tinte oder Farbe auf der Rückseite der Auflage aufgebrachte Bereiche als eine Form des Kennzeichnungsmusters benutzt werden, und weiße Bereiche ohne schwarze Tinte können als die andere benutzt werden.
Beispiele mehrerer unterschiedlicher möglicher Kombinationen von Kennzeichnungsmustern werden in Fig. 2H bis 2K gezeigt. Fig. 2H bis 2K zeigen Kennzeichnungsmuster 108 entsprechend binären Mustern von 010001&sub2;, 0111102&sub2;, 000000&sub2; beziehungsweise 111111&sub2;. Damit scheinen die Kennzeichnungsmuster eine Gruppe von hellen und dunklen Bereichen zu sein, die sich im Abstand zueinander entlang einer Kante der Schablonenaufläge 102 befinden. Das Muster 000000&sub2; wird nur zum Zwecke der Veranschaulichung gezeigt. Beim tatsächlichen Gebrauch wird das vollständig weiße Muster 000000&sub2; wahrscheinlich nicht benutzt werden, weil dieses Muster dem Fehlen jeglicher Schablonenaufläge 102 entspricht, wobei in diesem Falle das grafische Standardschablonenbild benutzt werden würde.
Fig. 2L, die eine Vorderansicht der Eingabeeinheit 18 der vorliegenden Erfindung ist, zeigt die Anordnung der Steuerhebel 20a, 20b, jeweils einen auf jeder Seite des berührungsempfindlichen Tabletts 19. Wie in dieser Figur gezeigt, haben die Steuerhebel 20a, 20b jeweils Drucktaster 130a, 130b, die an ihren jeweiligen Enden angebracht sind. Fig. 2L zeigt auch die rechteckige Öffnung 132, die sich in den Hohlraum 126 öffnet, der dafür benutzt wird, eine Vielzahl von Schablonenauflagen aufzubewahren.
Fig. 2M, die eine Teilquerschnittsansicht ist, die im Wesentlichen entlang der Ebene genommen worden ist, die mit der Linie 2M-2M von Fig. 2A bezeichnet wird, zeigt die Einzelheiten der Steuerhebel, die in der Eingabeeinheit der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Die Einzelheiten von Fig. 2M werden für beide Steuerhebel 20a und 20b wiederholt. Darüber hinaus sind die Einzelheiten von Fig. 2M um 90º rotationssymmetrisch; damit werden, obwohl in dieser Figur zwei von vielen Anordnungen gezeigt werden, tatsächlich vier gleiche Anordnungen in dieser bestimmten Ausführungsform benutzt. Der Steuerhebel 20a ist an einer Stange 134 befestigt, die sich durch eine Öffnung 136 in einen Hohlraum erstreckt, der durch das Gehäuse 100 definiert wird. Die Stange 134 endet in einem Gelenkpunkt 138, der auf einer Schalterplatte 140 drehbar ist. Die Schalterplatte 140 ist am Gehäuse 100 mit vier Schrauben 142a bis 142d an mehreren Distanzstücken 144a bis 144d befestigt, die physisch an dem Gehäuse 100 hängen. Die Öffnung 136 ist durch eine ringförmige Dichtung 146 abgedichtet, deren Ring enganliegend rund um die Stange 134 passt und dessen äußere Kante physisch mit dem Gehäuse 100 an der Öffnung durch übliche Verfahren verbunden ist.
Der Steuerhebel 20a hat 14º Bewegungsfreiheit um den Gelenkpunkt; d. h., die Stange 134 kann sich um jeweils 7º aus der_idealen Senkrechten in praktisch allen Richtungen zu der Ebene bewegen, die durch die Schalterplatte 140 definiert wird. Die Stange 134 hat vier Schalterbetätigungsarme 148a bis 148d, die physisch daran befestigt sind. Die Betätigungsarme 148 sind in der Nähe von vier Tastschaltern 150a bis 150d mit Gummiknöpfen angeordnet, die physisch an der Schalterplatte 140 befestigt sind. Die Arme 148 und die Schalter 150 sind so konfiguriert, dass dann, wenn der Steuerhebel 20a aus der Senkrechten verschoben wird, ein oder mehrere Arme 148 einen Schließvorgang ihrer zugehörigen Schalter 150 veranlassen. Damit wird durch Schließvorgänge der Schalter 150 Bewegung des Steuerhebels 20a erkannt. Als Alternative können die Steuerhebel 20a, 20b durch andere Bauelemente realisiert werden, wie etwa auf Potentiometern beruhende Systeme, die allgemein bekannt sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun ein Blockschaltbild der Schaltung innerhalb der Eingabeeinheit 18 gezeigt. Die Eingabeeinheit 18 umfasst den Abtaster 122 des berührungsempfindlichen Tabletts, den Auflagenabtaster 124, die Steuerhebelabtaster 200a, 200b, die Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung, die Schaltung 204 zur Auflagenerkennung, einen Zeitgeber 208 mit 100 Millisekunden und eine Schnittstellenschaltung 210, die sich alle, wie in Fig. 3 gezeigt, in elektrischer Schaltverbindung befinden.
Der Koordinatenabtaster 122 und der Auflagenabtaster 124 sind so beschaffen, wie sie in dem Fig. 2 begleitenden Text beschrieben worden sind. Die Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung befindet sich in Schaltverbindung mit dem Koordinatenabtaster 122, der Schnittstellenschaltung 210 und dem Zeitgeber 208 mit 100 Millisekunden. Die Schaltung zur Koordinatenermittlung 202 ist so konfiguriert, das sie die elektrischen Signale 203 von dem Koordinatenabtaster 122 annimmt und die X-Achsen- und Y-Achsenwerte ermittelt, die der Berührungsstelle durch den Finger, Stift 21 oder Ähnliches entsprechen. Beispielsweise wird, wenn der Koordinatenabtaster 122 ein auf Schaltvorgänge reagierender Abtaster ist, die Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung Treiber und Empfänger, um festzustellen, welcher Schalter geschlossen ist, wie es allgemein bekannt ist, und Logik umfassen, um den Standort dieses Schalters in einen in Bezug auf die Tablettoberflache 110 aussagefähigen Wert zu übersetzen.
Die Schaltung 204 zur Auflagenerkennung befindet sich mit dem Auflagenabtaster 124 und der Schnittstellenschaltung 210 in Schaltverbindung. Die Schaltung 204 zur Auflagenerkennung nimmt das elektrische Signal 205 vom Auflagenabtaster 124 an und erzeugt eine Nachricht, die dem Kennzeichnungsmuster 108 oder dessen Fehlen entspricht, wobei letzteres als das vorstehend beschriebene 000000&sub2; erkannt wird.
Die Schaltung 206 zur Richtungserkennung befindet sich mit den Steuerhebelabtastern 200a, 200b und der Schnittstellenschaltung 210 in Schaltverbindung. Die Steuerhebelabtaster 200a, 200b umfassen vier Schalter 150a bis 150d mit Gummiknöpfen und die zwei Steuerhebelschalter 130a, 130b, wie vorstehend beschrieben. Die Schaltung zur Richtungserkennung erzeugt eine Nachricht, die auf Schließvorgängen dieser Schalter beruht.
Der Zeitgeber 208 mit 100 Millisekunden befindet sich mit der Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung in Schaltverbindung. Der Zeitgeber 208 ermittelt wiederholt das Ablaufen eines Zeitraumes von 100 Millisekunden und erzeugt ein Signal 209, welches das Ablaufen des Zeitraumes anzeigt. Die Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung benutzt das Signal 209, um eine Veränderung bei der Berührungsstelle des Fingers, Stiftes 21 oder Ahnlichem zwischen den Abläufen der Zeiträume zu 100 Millisekunden zu erkennen, die vom Zeitgeber 116 ermittelt werden.
Die Schnittstellenschaltung 210 befindet sich mit der Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung, der Schaltung 204 zur Auflagenerkennung, der Datenverarbeitungseinheit 12 (über die serielle Datenleitung 22) und anderen Eingabeeinheiten, falls vorhanden, über die Erweiterung der seriellen Datenleitung 23, in Schaltverbindung. Die Schnittstellenschaltung 210 nimmt die Koordinatenwerte, die von der Schaltung 202 zur Koordinatenermittlung festgestellt worden sind, die Auflagennachricht, die von der Schaltung 204 zur Auflagenerkennung und die Nachrichten an, die von der Schaltung 206 zur Richtungsermittlung erzeugt worden sind, und überträgt jede derartige Information über die serielle Datenleitung 22 an die Datenverarbeitungseinheit 12.
Alle Eingabeeinheiten sind mit der Verarbeitungseinheit 12 prioritätsverkettet. Damit muss die Schnittstellenschaltung jegliche Datenpakete von anderen Eingabeeinheiten an die Zentraleinheit 30 schicken. Wie nachstehend ausführlicher erklärt wird, hat jede mit der Verarbeitungseinheit 12 verbundene Eingabeeinheit eine eindeutige Einheitennummer. Die der Verarbeitungseinheit 12 am nächsten liegende Eingabeeinheit hat eine Einheitennummer 0, und je weiter entfernt eine Einheit von der Verarbeitungseinheit 12 liegt, um so höher ist ihre Einheitennummer. Die Eingabeeinheiten kennen jedoch ihre eigene oder die Einheitennummern anderer Einheiten nicht. Damit muss jede Einheit zu der Einheitennummer eines beliebigen von anderen Eingabeeeinheiten des gleichen Typs geschickten Datenpaketes eine Eins hinzufügen. Jede beliebige Eingabeeinheit in der Kette, die eine Einheitennummer größer als fünfzehn hat, wird ignoriert. Es wird beispielsweise angenommen, dass drei Eingabeeinheiten des gleichen Typs, α, β und γ, mit der Verarbeitungseinheit 12 wie folgt verbunden sind: α ist mit der Verarbeitungseinheit 12 verbunden, β ist mit α verbunden, und γ ist mit β verbunden.
Daher hat α eine Einheitennummer von 0, β hat eine Einheitennummer von 1, und γ hat eine Einheitennummer von 2. Die anderen Einheiten kennen ihre eigenen und die anderen Einheitennummern nicht. Jede Einheit sendet ihre eigenen Datenpakete mit einer Einheitennummer von 0 ab.
Wenn α ein Datenpaket an die Verarbeitungseinheit 12 schickt, ist die Standard-Einheitennummer 0 korrekt, weil α am nächsten zur Verarbeitungseinheit 12 liegt, β und γ senden jedoch ebenfalls Datenpakete mit einer Einheitennummer von 0. Um die Situation zu bereinigen, addiert jede Einheit eine Eins zur Einheitennummer des weitergeleiteten Datenpaketes hinzu. Damit fügt, wenn β ein Datenpaket von γ an α schickt, β eine Eins zur Einheitennummer hinzu, wodurch es dem Datenpaket von γ eine Einheitennummer von 1 gibt. Gleichermaßen fügt, wenn α das γ- Datenpaket an die Verarbeitungseinheit 12 schickt, α eins zur Einheitennummer hinzu, so dass damit dem Datenpaket von γ eine korrekte Einheitennummer von 2 gegeben wird. Damit fügt jede Einheit in der Kette eine Eins zur Einheitennummer jedes Datenpaketes von Einheiten des gleichen Typs hinzu, das der nächsten Einheit übergeben wird.
Daher fügt die Schnittstellenschaltung 210 zusätzlich zum Weiterleiten von Datenpaketen, die von anderen Eingabeeinheiten (falls vorhanden) empfangen worden sind, eine Eins zur Einheitennummer in allen beliebigen Datenpaketen von Einheiten des gleichen Typs hinzu, die über die Erweiterung 23 der seriellen Datenleitung empfangen worden sind. Die Schnittstellenschaltung 210 schickt die Datenpakete mit modifizierten und nicht modifizierten Einheitennummern an die Datenverarbeitungseinheit 12 weiter.
Die Benutzung von System 10 mit Eingabeeinheit 18 der vorliegenden Erfindung ist sehr einfach. Die Eingabeeinheiten senden über die serielle Verbindung 22 Datenpakete an die Datenverarbeitungseinheit 12. Wie vorstehend-erwähnt, sind die Eingabeeinheiten über den E/A-Coprozessor 36 mit der Zentraleinheit 30 verbunden. Jede Eingabeeinheit ist mit der nächsten Eingabeeinheit prioritätsverkettet. Der E/A- Coprozessor 36 empfängt die Datenpakete und speichert sie so, dass das erste ankommende Signal auch zuerst verarbeitet wird (FIFO).
Jeweils nach 50 ms "Ticken" unterbricht der E/A-Coprozessor 36 die Zentraleinheit 30. Als Reaktion greift die Zentraleinheit auf das einzelne Byte am E/A-Anschluss AS0 des Coprozessors 36 zu, um die Anzahl der Tickvorgänge, die seit dem letzten Zugriff durch die Zentraleinheit abgelaufen sind, und die Anzahl der Einheitennachrichten zu ermitteln, die übertragen werden sollen, wie vorstehend erklärt. Die zehn Typen von Einheitennachrichten werden in der nachstehenden Tabelle gezeigt. Tabelle Nachrichtenstrukturen der Eingabeeinheiten
Wie in der Tabelle zu erkennen, sind die Nachrichtenstrukturen von unterschiedlicher Länge und haben Strukturen, die eng mit den Eingabeeinheiten verbunden sind, denen sie entsprechen. Die Einheitennachrichten in der Tabelle sind für die Daten, die von den einzelnen E/A-Einheiten an den E/A-Coprozessor geschickt werden, die gleichen wie für die Daten, die vom E/A- Coprozessor an die Zentraleinheit geschickt werden. Zusätzlich zu den vorstehend gezeigten Strukturen hat jede Nachricht von einer E/A-Einheit an den E/A-Coprozessor eine Kontrollsumme, um sicherzustellen, dass von der Eingabeeinheit 18 korrekte Daten an die Prozessoreinheit 12 geschickt werden. Die Kontrollsumme ist eine genormte Modulo-256-Kontrollsumme, in welcher der Kontrollsummenwert dem Wert entspricht, der erforderlich ist, um die Summe aller Bytes null werden zu lassen (wobei während der Summierung jeglicher Übertrag ignoriert wird). Der E/A-Coprozessor zieht die Kontrollsumme ab, ehe er die Daten an die Zentraleinheit schickt. Daher ist der von der Zentraleinheit gelesene Bytestrom praktisch mit dem Bytestrom_identisch, der vom E/A-Coprozessor empfangen worden ist, wobei folgende Ausnahmen gelten: (1) das erste von der Zentraleinheit gelesene Byte ist das spezielle Byte, das die Anzahl der Tickvorgänge und die Anzahl der E/A- Einheitennachrichten enthält, und (2) die Kontrollsummen fehlen.
Die PS/2-Maus- und -tastatureinheiten werden als Einheitentyp 0 unterstützt. Die Tastatur hat eine Kettennummer von 0, und die Maus hat eine Kettennummer von 1. Diese Einheiten werden durch den E/A-Coprozessor unter Verwendung des vorhandenen PS/2-Protokolls über die serielle Datenverbindung 22 unterstützt.
Einheitentyp 1 ist für Einheiten mit mehreren Drucktasten vorgesehen. Bis zu 255 Bytes (8 Drucktasten pro Byte) oder 2040 Drucktasten können unter Verwendung dieses Nachrichtentyps in das System eingegeben werden. Offene Drucktasten werden als logische NULL übermittelt, während geschlossene Drucktasten als logische EINS übermittelt werden. Dies ist eine Nachricht mit veränderlicher Länge.
Digitale Steuerhebel, wie etwa Steuerhebel 20a, 20b, werden als Einheitentyp 2 unterstützt. Es gibt zwei Steuerhebel, die mit jedem berührungsempfindlichen Tablett 19 verbunden sind. Jeder Steuerhebel hat eine eindeutige Kettennummer. Jeder linke Steuerhebel ist ungeradzahlig (1, 3, 5, 7, 9 usw.), und jeder rechte Steuerhebel ist geradzahlig (0, 2, 4, 6 usw.). Jeder Steuerhebel wird unabhängig gemeldet. Die Nachricht ist eine Nachricht mit fester Länge. Es wird daran erinnert, dass Abtaster digitaler Steuerhebel eine Anzahl von Schaltern 150a bis 150d umfassen. Die Nachricht besteht aus einem Byte, das bis zu acht Schalter darstellt, welche die Bewegungsabtastschalter 150a bis 150d und Dateneingabeschalter enthalten, wie etwa Schalter 130a. Die einzelnen Bits des Nachrichtenbyte für diesen Typ stellen Folgendes dar: Aufwärtsschalter (MSB), Abwärtsschalter, Linksschalter, Rechtsschalter, Schalter Nr. 1, Schalter Nr. 2, Schalter Nr. 3 und Schalter Nr. 4 (LSB). Die Steuerhebel 20a, 20b, die in dem berührungsempfindlichen Tablett 19 enthalten sind, haben nur eine Drucktaste 130, die vorstehendem Schalter Nr. 1 entspricht. Die drei anderen Drucktasten werden immer als null gemeldet.
Koordinateneinheiten, wie etwa Mäuse und Steuerbälle werden als Einheitentyp 3 gemeldet. Das erste der 1D folgende Byte soll für die Einheit jede beliebige Drucktasteninformation melden. Es können bis zu 8 Drucktasten gemeldet werden. Das nächste Byte ist ein Delta-X-Wert, gefolgt von einem Delta-Y- Wert. Die Delta-X- und Delta-Y-Werte beruhen auf der letzten gemeldeten Position der Einheit. Die Anwendungsprogramme müssen, falls notwendig, diese Werte in absolute Koordinaten umwandeln. Die maximale Bewegung ist 255. Wenn die tatsächliche Bewegung 255 überschreitet, werden zwei oder mehr Nachrichten verschickt. Dies ist eine Nachricht mit fester Länge.
Das berührungsempfindliche Tablett 19 wird als Einheitentyp 4 unterstützt. Andere Einheiten in diesem Einheitentyp enthalten analoge Steuerhebel. Das erste der 1D folgende Byte wird dafür benutzt, Drucktasteninformation zu melden. Das nächste Byte wird dafür benutzt, die absolute X-Position zu melden. Die absolute Y-Position ist die nächste in der Abfolge. Die absoluten X- und Y-Werte sind jeweils 1 Byte und auf einen Bereich von 0 bis 255 beschränkt. Dies ist eine Nachricht mit fester Länge.
Auflagen 102 für berührungsempfindliche Tabletts werden als Einheitentyp 5 gemeldet. Auflagen für berührungsempfindliche Tabletts werden unter Verwendung des 6-Bit-Abtasters 124 in dem berührungsempfindlichen Tablett abgetastet. Wenn durch das berührungsempfindliche Tablett eine Änderung der Auflage abgetastet worden ist, wird eine Nachricht erzeugt. Alle Auflagencodes sind anwendungsabhängig, und das Anwendungsprogramm muss die Codes für jede Auflage erkennen. Diese Nachricht ist eine Nachricht mit fester Länge.
Die Aktionsnachricht wird dafür benutzt, eine gemeinsame Gruppe von vorher definierten einheitenunabhängigen Funktionen zu definieren, die durch mehrere Einheitentypen auf unterschiedliche Weisen erzeugt werden können, die aber vom System und von den Anwendungsprogrammen auf die gleiche Weise benutzt und interpretiert werden. Aktionsnachrichten werden als Einheitentyp 6 unter Verwendung einer Nachricht mit veränderlicher Länge gemeldet. In dieser bestimmten Ausführungsform werden drei einheitenunabhängige Funktionen definiert und mit den unteren drei Bits dieses Byte verbunden: START (beginnt eine Aktivität oder einen Vorgang), PAUSE (setzt eine Aktivität oder einen Vorgang aus) beziehungsweise SELECT (wählt eine/s von mehreren Aktionen oder Ereignissen aus). Die Bits werden gesetzt, um diese Funktionen zu melden.
Alle anderen Bits werden dem zukünftigen Gebrauch vorbehalten und werden der Zentraleinheit als null übermittelt.
Der Nachrichtentyp des Systemdurchganges wird dafür benutzt, jegliche Einheitentypen zu behandeln, für die keiner der vorher definierten Einheitentypen zutrifft. Nachrichtentyp 14 wird benutzt. Dies ist eine Nachricht mit veränderlicher Länge. Die Definition der Daten ist einheitenabhängig und anwendungsspezifisch. Jede Anwendung muss diesen Nachrichtentyp in die erforderliche Funktionalität übersetzen,
Die erste Nachricht von jeder Einheit ist Einheitentyp 15. Diese wird dafür benutzt, dem System mitzuteilen, dass eine Einheit Eingabenachrichten senden wird. Diese Nachricht definiert auch den zukünftigen Einheitentyp, der benutzt werden wird, um Eingaben zu melden. Dies ist eine Nachricht mit veränderlicher Länge.
Beim Einschalten des Systems und Intervallen zu 50 ms tastet der E/A-Coprozessor die Kassetten- und Erweiterungsabtastleitungen ab, um die Konfiguration festzustellen und das System vorzuwarnen, und sendet ein Konfigurationsbyte an die Zentraleinheit. Dies ist das erste Byte, das die Zentraleinheit beim Einschalten vom E/A- Coprozessor empfängt. Der E/A-Coprozessor wird nur dann eine Unterbrechung der Modulkonfiguration erzeugen, wenn eine Veränderung abgetastet wird; eine Veränderung im Kassettenzustand veranlasst eine Systemrücksetzung, wodurch veranlasst wird, dass der E/A-Coprozessor ein weiteres Konfigurationsbyte an die Zentraleinheit sendet. Die geeigneten Bits, die im gesendeten Byte gesetzt sind, werden so gesetzt, dass sie das Vorhandensein des zugehörigen Gegenstandes anzeigen: Bit 0 entspricht Kassette 1, Bit 1 entspricht Kassette 2, und Bit 2 entspricht dem wahlweisen CD- Laufwerk. Die anderen Bits werden auf NULL gesetzt.
Zusätzlich kann die Zentraleinheit über die serielle Verbindung 22 Daten an die E/A-Einheiten übertragen, indem sie die Information in den E/A-Coprozessor 36 meldet. Datenbytes werden im E/A-Anschluss AS0 so gemeldet, dass jedes Byte durch das Byte 03H eingeleitet wird. Der E/A-Coprozessor übermittelt diese Bytes den E/A-Einheiten. Diese Fähigkeit wird dafür benutzt, beispielsweise Daten an einen Drucker (nicht gezeigt) zu schicken.
Das Verbinden mit einer Eingabeeinheit, die zwei Steuerhebel und ein berührungsempfindliches Tablett mit einem eingezeichneten grafischen Standardbild für die Schablone nach der vorliegenden Erfindung hat, ist ebenfalls einfach. Eine Unterbrechungsroutine, die auf der Zentraleinheit 30 aus dem System-BIOS läuft, empfängt über den E/A-Coprozessor 36 Daten von den Eingabeeinheiten, wie es in dem Begleittext von Fig. 4 erklärt wird. Die Unterbrechungsroutine bringt nur jegliche Übertragungen vom E/A-Coprozessor 36 im Speicher 33 unter. Anwendungsprogramme, die an der Zentraleinheit 30 laufen, fragen über eine Softwareunterbrechung periodisch das Betriebssystem BIOS ab, um festzustellen, ob irgendwelche Eingaben empfangen worden sind. Wenn dies der Fall ist, werden sie als Reaktion auf die Softwareunterbrechung durch das Betriebssystem dem Anwendungsprogrammen mitgeteilt.
Die Anwendungsprogramme überwachen die aktuelle Schablone. Wenn das grafische Standardbild der Schablone erkannt wird (der Auflagenabtaster 124 wird alle Kennzeichnungsmuster 108 vom Übertragungstyp erkennen, d. h. 000000&sub2;), arbeitet das Anwendungsprogramm entsprechend der Standardschablone. Wenn andererseits eine Schablonenaufläge 102 erkannt wird, arbeitet das Anwendungsprogramm entsprechend dieser bestimmten Schablonenaufläge 102.
Die Zentraleinheit 30 hat ein Betriebssystem, das darauf mit spezieller Unterstützung für die Verbindung zu dem berührungsempfindlichen Tablett läuft. Das Betriebssystem wird entweder von dem ROM im Systemspeicher 33 oder von dem Kassetten-ROM 40 geladen. Das Betriebssystem hat die folgenden Befehle, die durch Anwendungsprogramme aufgerufen werden können, die auf der Zentraleinheit 30 laufen: define_a_region, set_mapping_units, clear_all_regions und interpret_a_point.
Der Befehl define_a_region gestattet es Anwendungsprogrammen, einen Bereich des berührungsempfindlichen Tabletts zu definieren und diesen Bereich mit einem bestimmten Bereichskennzeichner ("region_id") zu verbinden. Jeglicher Punkt innerhalb dieses definierten Bereiches, der berührt wird, wird durch diese region_id gekennzeichnet werden. In einer Ausführungsform wird nach dem Initialisierungsvorgang das gesamte berührungsempfindliche Tablett als Bereich null definiert, der einen Bereichskennzeichner von null ("null_id") hat. Das heißt, jegliche berührte Stelle null_id veranlasst das Betriebssystem dazu, keine Task oder Funktionen auszuführen, d. h., es werden an das Anwendungsprogramm keine Parameter geschickt. Als Alternative kann das Berühren eines Nullbereiches eine Fehlerbearbeitungsroutine auslösen, die beispielsweise das System veranlassen könnte, dem Benutzer mit Hilfe eines hörbaren Tones oder "Piepses" anzuzeigen, dass ein Nullbereich berührt worden ist. Der Befehl define_a_region ordnet Bereiche mit ausgewählten Formen anderen region_ids zu.
Praktisch jede beliebige Form oder Kombination von Formen kann durch den Befehl define_a_region definiert werden: Kreise, Rechtecke, Dreiecke usw. Darüber hinaus können mehrere Formen kombiniert werden, um einen komplex geformten Bereich zu bilden. Beispielsweise können fünf Dreiecke mit einem regelmäßigen Fünfeck kombiniert werden, um einen Stern zu bilden. Zusätzlich können unter Verwendung des Befehles define_a_region Nullbereiche enthalten sein, wodurch Hohlformen definiert werden können, wie etwa Ringe.
Der Befehl set_mapping_units gestattet es Anwendungsprogrammen, unterschiedliche Einheiten für den Befehl define_a_region zu definieren, so dass es dem Betriebssystem ermöglicht wird, berührungsempfindliche Tabletts mit unterschiedlichen Auflösungen zu unterstützen. Beispielsweise kann das Betriebssystem standardmäßig auf rechteckige Einheitenauflösungseinheiten eingestellt sein, die durch die Auflösung (Breite und Abstand) der Zeilen und Spalten festgelegt werden; indem der Befehl set_mapping_units benutzt wird, kann das Anwendungsprogramm das Betriebssystem veranlassen, die Einheiten beispielsweise in Millimeter oder Hundertstel Zoll zu ändern. Zusätzlich könnte das Anwendungsprogramm die Einheiten auf einen beliebigen anderen Wert einstellen. Wenn die Systemanzeigeeinheit beispielsweise eine Auflösung von 640 mal 480 Bildpunkten hat, könnte die Anwendung unter Benutzung des Befehls set_mapping_units die Einheiten des berührungsempfindlichen Tabletts 640 mal 480 Einheiten zuordnen, die den Bildpunkten entsprechen.
Der Befehl clear_all_regions entfernt alle vorher mit dem Befehl define_a_region definierten Bereiche, wodurch das gesamte berührungsempfindliche Tablett im Wesentlichen als Nullbereich definiert wird. Anwendungsprogramme rufen dies auf, wenn auf der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts eine neue Schablonenaufläge angebracht wird, wodurch alle mit der vorhergehenden Schablonenauflage verbundenen definierten Bereiche, falls vorhanden, gelöscht werden. Nach dem Löschen der Bereiche mit dem Befehl clear ail regions ruft die Anwendung den Befehl define_a_region auf, um die Bereiche der neuen Schablonenauflage zu definieren.
Der Befehl interpret_a_point veranlasst das Betriebssystem, die region_id des berührten Bereiches zu ermitteln. Dieser Befehl kann entweder durch das Betriebssystem selbst ausgelöst werden, wenn das Betriebssystem das berührungsempfindliche Tablett auf Berührungen überwacht, oder durch ein Anwendungsprogramm, wenn das Anwendungsprogramm das berührungsempfindliche Tablett auf Berührungen überwacht. In einer Ausführungsform fragt das Anwendungsprogramm das Betriebssystem ab, um zu ermitteln, ob der Bediener einen Bereich des berührungsempfindlichen Tabletts berührt hat.
Das berührungsempfindliche Tablett sendet jedesmal dann, wenn das berührungsempfindliche Tablett berührt wird, einheitenspezifische Koordinateninformationen an die Zentraleinheit. Ein Teil des Befehles interpret_a_point besteht darin, dass die Zentraleinheit den berührten Bereich ermittelt. Nach dieser Ermittlung schickt das Betriebssystem an das Anwendungsprogramm einen Code zurück, der entweder der region_id des berührten Bereiches oder einem Code entspricht, der anzeigt, dass kein Bereich berührt worden ist.
Der Gebrauch des Rechnersystems mit Unterstützung eines berührungsempfindlichen Tabletts im Betriebssystem ist sehr einfach. Zuerst definiert ein Anwendungsprogramm Bereiche des berührungsempfindlichen Tabletts und verbindet mit den Bereichen unter Verwendung des Befehles define_a_region region_ids. Jeder Bereich, der definiert werden soll, muss unter Verwendung des Befehles define_a_region definiert werden; jeglicher nicht definierte Bereich wird ein Nullbereich mit der null_id bleiben.
Nachfolgende Berührungen der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts werden entweder durch das Betriebssystem oder das Anwendungsprogramm erkannt, was davon abhängt, welches der beiden das berührungsempfindliche Tablett überwacht. Wenn das Betriebssystem das berührungsempfindliche Tablett überwacht, erkennt es Berührungen und löst selbst den Befehl interpret_a_point aus, der die region_id des berührten Bereiches ermittelt. Wenn die region_id die null_id ist, führt das Betriebssystem eine geeignete Aktion durch, wie etwa "Piepsen". In diesem Falle wird es keinerlei Parameter an das Anwendungsprogramm schicken. Wenn die region_id nicht die null_id ist, schickt das Betriebssystem die mit dem berührten Bereich verbundene region_id an das Anwendungsprogramm, das dann die mit der gekennzeichneten region_id verbundene Funktion ausführt. Wenn das Anwendungsprogramm das berührungsempfindliche Tablett überwacht und Berührungen des berührungsempfindlichen Tabletts erkennt, ist der Vorgang der gleiche, mit der Ausnahme, dass das Anwendungsprogramm das Betriebssystem veranlasst, den Befehl interpret_a_point auszulösen, statt dass das Betriebssystem den Befehl selbst auslöst.
Wenn eine neue Schablonenaufläge auf der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts angebracht wird, ruft die Anwendung den Befehl clear_all_regions auf, der das Betriebssystem veranlasst, noch einmal alle definierten Bereiche zu löschen und die gesamte Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts scheinbar zu einem Nullbereich zu machen. Wiederum ruft das Anwendungsprogramm den Befehl define_a_region auf, um das Betriebssystem zu veranlassen, die geeigneten Bereiche der Schablone zu definieren und ihnen so, wie vom Anwendungsprogramm angewiesen, region_ids zuzuweisen.
Ein bestimmtes Beispiel zum Definieren oder Ausbilden von Bereichen mit definierten Formen wird in Fig. 4 dargelegt, die ein berührungsempfindliches Tablett zeigt, nachdem es ausgebildet worden ist. Bereiche von empfindlichen Flächen, die (1) als Pfeil ausgebildet sind, werden allgemein bei 196 angezeigt, und (2) als Kreis und Ring ausgebildet sind, die durch einen ringförmigen Nullbereich getrennt sind, werden allgemein bei 198 angezeigt. Die einzelnen empfindlichen Bereiche werden mit kleinen diskreten Symbolen angezeigt, wie nachstehend gekennzeichnet wird. Nach dem Initialisieren oder nachdem der Befehl clear_all_regions ausgeführt worden ist, werden alle empfindlichen Bereiche des berührungsempfindlichen Tabletts der null_id zugeordnet, was in Fig. 4 durch ein Symbol "." angezeigt wird. Dies bedeutet, dass dann, wenn ein "." am nächsten zu dem berührten Punkt liegt, dieser Bereich der null_id zugeordnet wird und das Betriebssystem wie vorstehend beschrieben reagiert.
Um den Kreis und den Ring zu erzeugen, die durch einen ringförmigen Nullbereich getrennt sind, ruft das Anwendungsprogramm dreimal den Befehl define_a_region auf. Zuerst ruft das Anwendungsprogramm den Befehl define_a_region mit den Parametern (Kreis, 14, F, 4, 1) auf. Der Ausdruck "Kreis" zeigt die Form an, die gezeichnet werden soll; "14, F" zeigt die Koordinaten des Mittelpunktes des Kreises an; "4" zeigt den Radius des Kreises in den aktuellen Einheiten an, die hier rechteckige Auflösungseinheiten sind, und "1" zeigt die diesem bestimmten Kreis zugeordnete region_id an. Ein derartiger Befehl würde einen scheinbaren Kreis 200 erzeugen, der die 52 empfindlichen Bereiche enthält, die durch den Kreis 200 in Fig. 4 eingeschlossen werden. Diese 52 empfindlichen Bereiche werden alle der region_id 1 zugeordnet und werden in Fig. 4 durch die folgenden Symbole angezeigt: " ", "." und "0". Die 28 empfindlichen Bereiche, die durch das Symbol " " angezeigt werden, bleiben der region_id 1 zugeordnet; die anderen werden durch nachfolgende Befehle define_a_region anderen region_ids neu zugeordnet.
Als Nächstes ruft das Anwendungsprogramm den Befehl define_a_region mit den Parametern (Kreis, 14, F, 3, 0) auf, wobei "0" die null_id als region_id anzeigt. Dies erzeugt einen scheinbaren Kreis 202, der die 24 empfindlichen Bereiche einschließt, die von dem Kreis 202 umgeben sind. Diese 24 empfindlichen Bereiche werden alle zur region_id 0 zugeordnet und sind in Fig. 4 durch die folgenden Symbole angezeigt: "." und "0". Es wird daran erinnert, dass diese 24 empfindlichen Bereiche durch den vorhergehenden Befehl define_a_region der region_id 1 zugeordnet worden waren. Damit können diese ebenfalls als einer region_id 0 neu zugeordnet betrachtet werden. Die 12 empfindlichen Bereiche, die durch das Symbol "." angezeigt werden, werden der region_id 0 zugeordnet bleiben; die 12 durch das Symbol "0" angezeigten werden durch den dritten Befehl define_a_region einer anderen region_id neu zugeordnet werden. Die durch das Symbol "." angezeigten 12 empfindlichen Bereiche sind Nullbereiche, wie vorstehend beschrieben.
Um abschließend den Kreis und Ring zu vervollständigen, die durch einen ringförmigen Nullbereich getrennt sind, wird ein abschließender Befehl define_a_region mit den Parametern (Kreis, 14, F, 3, 2) aufgerufen. Dieser Befehl erzeugt einen scheinbaren Kreis 204, der die 12 Punkte einschließt, die durch das Symbol "0" angezeigt werden. Diese 12 empfindlichen Bereiche werden region_id 2 zugeordnet. Es wird daran erinnert, dass diese bestimmten 12 Bereiche durch den ersten Befehl define_a_region der region_id 1 zugeordnet worden waren und dann durch den vorhergehenden Befehl define_a_region der null_id neu zugeordnet wurden. Damit können diese auch als zu region_id 2 neu zugeordnet betrachtet werden.
Die sich ergebende komplexe Form 198 ist ein ausgefüllter Kreis 206, der region_id 2 zugeordnet wird, und Ring 208, der region_id 1 zugeordnet wird, getrennt durch einen ringförmigen Nullbereich 210 (zugeordnet zu region_id 0). Die empfindlichen Bereiche in dem ausgefüllten Kreis 206 werden durch das Symbol "0" angezeigt. Die empfindlichen Bereiche in Ring 208 werden durch das Symbol "0" angezeigt. Schließlich werden die empfindlichen Bereiche in dem ringförmigen Nullbereich 210 durch das Symbol "." angezeigt.
Als Alternative kann der Befehl define_a_region so konfiguriert werden, dass er einen Ring direkt unterstützt, wodurch es ermöglicht wird, dass die komplexe Form 198 mit zwei Befehlen erzeugt wird: einem Kreis und einem Ring.
Das Erzeugen des Pfeiles 196 erfordert zwei Aufrufe des Befehles define_a_region. Der erste Aufruf hat die Parameter (Rechteck, 6, C, 9, I, 3), wobei "Rechteck" die Form anzeigt, "6, C" die linke untere Ecke des Rechteckes "9, I" die obere rechte Ecke des Rechteckes und "3" die region_id anzeigt. Ein derartiger Befehl erzeugt ein scheinbares Rechteck, das die mit dem Symbol " " angezeigten empfindlichen Bereiche umgibt. Der zweite Befehl define_a_region hat die Parameter (Dreieck, 1, F, 6, A, 6, K, 3), wobei "Dreieck" die Form anzeigt "1F", "6, A" und "6, K" die drei Spitzen und "3" die region_id anzeigen. Ein derartiger Befehl erzeugt ein scheinbares Dreieck, das die empfindlichen Bereiche umgibt, die durch das Symbol " " angezeigt werden. Es ist anzumerken, dass sowohl das Rechteck 212 als auch das Dreieck der region_id 3 zugeordnet werden; sie haben die gleiche region_id. Damit werden die beiden Formen auf die gleiche Funktion abgebildet und umfassen den Pfeil 196. Daher veranlasst eine Berührung in einem Bereich oder in beiden Bereichen zusammen die gleiche Reaktion vom Anwendungsprogramm. Die verbleibenden empfindlichen Bereiche der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts, die allgemein bei 215 angezeigt werden, sind noch der null_id als region_id zugeordnet. Diese empfindlichen Bereiche werden durch das Symbol "." angezeigt.
Es ist ziemlich offenkundig, dass auf diese Weise eine große Vielzahl von komplexen Formen gebildet werden kann. Jede Form kann eine eindeutige region_id haben, oder ein oder mehrere Bereiche können eine region_id gemeinsam nutzen.
Während der Benutzung veranlasst das Drücken des berührungsempfindlichen Tabletts mit den in Fig. 4 gezeigten abgebildeten Bereichen das Betriebssystem, die region_id des berührten Bereiches zu ermitteln. Beispielsweise werden, wenn Stelle 13, E (bei 216 angezeigt) gedrückt wird, die Koordinaten der gedrückten Stelle über die Verbindung 22 an die Zentraleinheit übertragen, das Betriebssystem ermittelt, dass region_id 2 gedrückt worden ist, und schickt region_id 2 an das Anwendungsprogramm, das dann die mit region_id 2 verbundene Funktion ausführt.
Andererseits veranlasst das Drücken eines Bereiches, welcher der null_id zugeordnet worden ist, das Betriebssystem nicht dazu, an die Anwendung eine region_id zu schicken. Statt dessen unternimmt das Betriebssystem, wie vorstehend beschrieben, entweder gar nichts oder "piepst" oder führt eine beliebige andere geeignete Aktivität durch. Damit die Anwendung das Berühren eines "Null"-Bereiches erkennt, muss die Anwendung zuerst den Befehl define_a_region aufrufen, um die gesamte Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts einer bestimmten region_id zuzuordnen, und dann, wenn leere Bereiche erzeugt werden, alle leeren Bereiche dieser region_id zuzuordnen.
In den vorstehenden Abbildern wurde der Ausdruck "scheinbar" dafür benutzt, die Formen zu beschreiben: Kreis 200, Kreis 202, Kreis 204, Rechteck 212 und Dreieck 214. Dieser Ausdruck wird benutzt, weil die empfindlichen Bereiche keine unendliche Auflösung haben. Tatsächlich bezeichnet, wenn der Ausdruck "empfindliche Bereiche" benutzt wird, die durch die verschiedenen Symbole definiert werden, dieser Ausdruck den Oberflächenbereich, der am nächsten an diesen Symbolen liegt/- daher wird jede definierte Form eine Annäherung der endgültigen Bereichsform der ausgebildeten empfindlichen Bereiche sein. Je höher die Auflösung des berührungsempfindlichen Tabletts ist, um so genauer werden die Abbildung empfindlicher Bereiche sich den scheinbaren Formen annähern, die sie definieren.

Claims

1. Rechnersystem, das Folgendes umfasst:

eine Zentraleinheit (30);

einen Speicher (33) in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit (30);

eine periphere Schnittstellenschaltung (36) in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit (30), damit Daten vom Koordinatentyp von einem externen berührungsempfindlichen Tablett (19), das eine berührungsempfindliche Oberfläche hat, an die Zentraleinheit (30) übertragen werden können; und

Logik zum Definieren von berührungsempfindlichen Bereichen, die zu der Zentraleinheit (30) und der peripheren Schnittstelleneinheit (36) gehört und so konfiguriert ist, dass sie einen Bereich des berührungsempfindlichen Tabletts (19) definiert und als Reaktion auf Bereichsdefinitionseingaben seitens eines Anwendungsprogrammes, das auf der Zentraleinheit (30) läuft, den Bereich mit einem Bereichskennzeichner verbindet;

wobei das System gekennzeichnet ist durch die Zentraleinheit (30), welche das berührungsempfindliche Tablett (19) in abgebildete Bereichseinheiten aufteilt, wobei die Logik zum Definieren von berührungsempfindlichen Bereichen Eingaben zur Bereichsdefinition in Einheiten annimmt, die den abgebildeten Einheiten entsprechen, und durch die mit der Zentraleinheit (30) verbundene Abbildungslogik des berührungsempfindlichen Tabletts zum Ändern der abgebildeten Einheiten der Eingaben in die Logik zur Berührungsdefinition als Reaktion auf das Festlegen von Abbildungseingaben vom Anwendungsprogramm.

2. Rechnersystem nach Anspruch 1, das eine Logik zur Bereichsdefinition, die mit der Zentraleinheit (30) verbunden ist, umfasst und so konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf eine Berührung der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts (19) den Bereichskennzeichner eines berührten Bereiches des berührungsempfindlichen Tabletts (19) ermittelt.

3. Rechnersystem nach Anspruch 1, wobei die Logik zur Bereichsdefinition in der Lage ist, mindestens einen Nullbereich der Oberfläche des berührungsempfindlichen Tabletts zu definieren, wobei eine Berührung des mindestens einen Nullbereiches dem mindestens einen Anwendungsprogramm nicht mitgeteilt wird.

4. Rechnersystem nach Anspruch 1, wobei die Logik zur Definition des berührungsempfindlichen Bereiches Schaltungen (2.2, 208, 210) in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit (30) umfasst.

5. Rechnersystem nach Anspruch 1, wobei die Logik zur Definition des berührungsempfindlichen Bereiches einen ausführbaren Code zur Ausführung auf der Zentraleinheit (30) umfasst.

6. Rechnersystem nach Anspruch 1, wobei die Logik zur Definition des berührungsempfindlichen Bereiches so konfiguriert ist, dass sie das Definieren von Bereichen gestattet, die unterschiedliche geometrische Formen haben.

7. Rechnersystem nach Anspruch 1, wobei die Logik zur Definition des berührungsempfindlichen Bereiches so konfiguriert ist, dass sie das Definieren von dreieckigen, rechteckigen und kreisförmigen Bereichen gestattet.

8. Rechnersystem nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst:

eine Videoschaltung (32) in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit (30) und dem Speicher (33), um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das dem sichtbaren Abbild entspricht, das auf einem Bildschirmanzeigegerät (16) angezeigt werden soll;

einen Halter (112, 116) zum abnehmbaren Befestigen einer Schablonenaufläge (102) nahe an der berührungsempfindlichen Oberfläche (110) des berührungsempfindlichen Tabletts (19);

einen Koordinatenfühler (112) nahe an der Tablettoberfläche (110) zum Erzeugen mindestens eines elektrischen Signals und der so konfiguriert ist, dass die Ansammlung von elektrischen Signalen den Koordinaten des Standortes des Stiftes, Finger oder Ahnlichem entspricht, welche die Tablettoberfläche oder eine Schablonenaufläge (102) in der Nähe der Tablettoberfläche (110) berühren;

eine starre Grundplatte (127) nahe an der Tablettoberfläche (110);

Schaltung zur Ermittlung von Koordinaten (202) in Schaltverbindung mit dem Koordinatenfühler (122) zum Ermitteln der Koordinaten des Stiftes, Fingers oder Ähnlichem, welche die Tablettoberfläche (110) oder eine Schablonenauflage (102) nahe der Tablettoberfläche (110) berühren; und

Schnittstellenschaltung (210) in Schaltverbindung mit der Schaltung zur Koordinatenermittlung (202) und der peripheren Schnittstellenschaltung (36), um die ermittelten Koordinaten an sie zu übertragen.

9. Verfahren zum Betrieb eines Rechnersystems, das eine Zentraleinheit (30) und eine periphere Schnittstellenschaltung (36) in Schaltverbindung mit der Zentraleinheit (30) hat und die zum elektrischen Anschließen einer undurchsichtigen Eingabeeinheit für Koordinaten (18), die eine berührungsempfindliche Oberfläche (19) hat, an die Zentraleinheit dient, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Definieren eines Bereiches der berührungsempfindlichen Oberfläche (19);

als Reaktion auf Eingaben zur Bereichsdefinition aus einem Anwendungsprogramm, das auf der Zentraleinheit (30) ausgeführt wird, Verbinden des Bereiches mit einem Bereichskennzeichner;

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Unterteilen der berührungsempfindlichen Oberfläche (19) in abgebildete Einheiten von Bereichen;

Annehmen von Eingaben zur Bereichsdefinition vom Anwendungsprogramm in Einheiten, die den abgebildeten Einheiten entsprechen; und

Verändern der abgebildeten Einheiten der Eingaben zur Bereichsdefinition als Reaktion auf das Festlegen von Abbildungseingaben seitens des Anwendungsprogrammes.