TWI412957B - 以鍵盤模擬滑鼠裝置的方法及輸入裝置 - Google Patents

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Description

以鍵盤模擬滑鼠裝置的方法及輸入裝置
本發明係指一種用於電腦系統中以鍵盤模擬滑鼠裝置的方法及輸入裝置，尤指一種透過按壓鍵盤的按鍵，模擬滑鼠裝置所控制之指標移動的方法及輸入裝置。
鍵盤、滑鼠及觸控板(Touchpad)為筆記型電腦所具備的標準輸入裝置。請參考第1圖，第1圖為習知一輸入裝置10的示意圖。輸入裝置10係用於一筆記型電腦，其包含有一鍵盤100、一滑鼠102及一觸控板104。鍵盤100係由多個開關所組成的按鍵陣列，由一鍵盤控制器(Keyboard Controller)106偵測各按鍵的按壓情形，並透過鍵盤驅動單元110，將偵測結果輸出至一作業系統(Operating System)120。滑鼠102包含按鍵、滾輪及移動感應器等，由內建的控制器偵測各元件的觸發情形，並透過一滑鼠驅動單元112，將偵測結果輸出至作業系統120。觸控板104由矩陣排列的觸控元件所組成，由一觸控板控制器108偵測各觸控元件的觸控情形，並透過一觸控板驅動單元114，將偵測結果輸出至作業系統120。
詳細來說，當使用者選擇英語做為鍵盤100所對應的語系後，若按下其中一按鍵時，鍵盤控制器106偵測該按鍵的開關在開關陣列中所屬的行列位置，並根據鍵盤語系所對應的鍵盤掃描碼(Scan Code)對照表，取得開關之行列位置所對應的掃描碼，輸出至鍵盤驅動單元110。其中，按鍵按壓(Key Press)事件及釋放(Key Release)事件分別對應至不同的掃描碼。接著，鍵盤驅動單元110將掃描碼轉換為作業系統120可處理的鍵碼。由於每一字元或符號具有相對應的掃描碼，作業系統120能夠根據鍵盤驅動單元110產生的鍵碼得知輸入字元或符號，以進行正確的運算或顯示。另外，當使用者移動滑鼠102，內建之控制器取得滑鼠102在X、Y軸的位移資料並傳送至滑鼠驅動單元112，作業系統120透過滑鼠驅動單元112取得滑鼠102的位移資料，據以控制電腦10之螢幕上顯示之指標的移動。當使用者以觸控板104控制指標移動時，觸控板控制器108取得使用者的手指在觸控板104上移動的X、Y軸位移資料，使作業系統120據以控制螢幕上指標的移動。
觸控板提供了滑鼠的功能，可代替滑鼠運作，提高筆記型電腦的使用便利性。然而，觸控板在筆記型電腦的機身中佔據很大的面積，以目前將觸控板位於鍵盤下方的配置而言，即使未使用觸控板，使用者也可能在操作鍵盤時碰到觸控板，導致指標錯誤移動。因此，當筆記型電腦朝小型化發展時，觸控板的配置成為筆記型電腦能否小型化並兼顧實用性的關鍵。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種用於電腦系統中以鍵盤模擬滑鼠的方法及輸入裝置。
本發明揭露一種用於一電腦系統中以鍵盤模擬滑鼠的方法，包含有偵測該電腦系統之一鍵盤之開關陣列中是否發生一按鍵事件；於偵測到該按鍵事件時，判斷該按鍵事件是否對應於一特定控制鍵；於該按鍵事件非對應於該特定控制鍵，並且該按鍵事件為一按鍵按壓事件時，將發生該按鍵按壓事件之一開關的行列位置轉換為一座標；計算最近得到的二個座標之間的一位移資料；以及傳送該位移資料至該電腦系統之一滑鼠驅動單元，使該電腦系統之一作業系統透過該滑鼠驅動單元，取得該位移資料，以控制該電腦系統之螢幕上一指標的移動。
本發明另揭露一種輸入裝置，用於一電腦系統，包含有一鍵盤；以及一鍵盤控制器，耦接於該鍵盤及該電腦系統之間。該鍵盤控制器用來偵測該鍵盤之開關陣列中是否發生一按鍵事件；於偵測到該按鍵事件時，判斷該按鍵事件是否對應於一特定控制鍵；於該按鍵事件非對應於該特定控制鍵，並且該按鍵事件為一按鍵按壓事件時，將發生該按鍵按壓事件之一開關的行列位置轉換為一座標；計算最近得到的二個座標之間的一位移資料；以及傳送該位移資料至該電腦系統之一滑鼠驅動單元，使該電腦系統之一作業系統透過該滑鼠驅動單元，取得該位移資料，以控制該電腦系統之螢幕上一指標的移動。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一輸入裝置20之示意圖。輸入裝置20係用於一電腦，其包含有一鍵盤200及一滑鼠202。滑鼠202係以可插拔方式與電腦結合，而鍵盤200能夠模擬滑鼠202之運作，因此，輸入裝置20無須包含用來代替滑鼠202之觸控板，使電腦的外觀能夠更小型化。
在輸入裝置20中，鍵盤200係由一按鍵陣列所組成，而一鍵盤控制器204可根據一鍵盤掃描碼對照表，將鍵盤200中每一按鍵按壓及釋放動作所產生的訊號轉換為相對應的掃描碼，輸出至一鍵盤驅動單元206進行處理。鍵盤驅動單元206用來驅動鍵盤控制器204，並將掃描碼轉換為一作業系統210可處理的鍵碼，進而控制電腦的運作。上述為鍵盤200用來進行一般字符輸入功能時的相關運作，為本領域具通常知識者所熟知。另外，滑鼠202包含按鍵、滾輪及移動感應器等，由內建的控制器偵測各元件的觸發情形；而一滑鼠驅動單元208則用來驅動滑鼠202，當滑鼠202移動時，滑鼠202內部的控制器輸出X、Y軸的位移資料至滑鼠驅動單元208，作業系統210根據滑鼠202之X、Y軸的位移資料，控制電腦螢幕上指標的移動。
值得注意的是，鍵盤控制器204另用來將鍵盤200中一預定之操作區域內的每一按鍵之開關於開關陣列中的行列位置，轉換為相對應的X、Y軸座標，用以表示操作區域中每一按鍵在實體平面上的位置。上述轉換可透過開關之行列位置與相對應之座標的對照表得知，但不以此方式為限。鍵盤控制器204取得二個時間上連續被按壓之按鍵所對應的座標後，進一步運算產生此二個按鍵之座標於X軸及Y軸的位移資料，輸出至滑鼠驅動單元208。鍵盤控制器204所輸出之位移資料的格式與滑鼠202所輸出之位移資料的格式相同，對滑鼠驅動單元208而言，滑鼠驅動單元208只須將接收到的位移資料傳送至作業系統210，作業系統210便能夠根據位移資料控制螢幕上指標的移動。
為了實現鍵盤200模擬滑鼠之功能，鍵盤200其中一按鍵可設定為鍵盤200模擬滑鼠之功能鍵，用以啟動或中止該功能。在鍵盤200模擬滑鼠之功能啟動時，當使用者以類似觸控板的操作方式滑動按下鍵盤200的按鍵，鍵盤控制器204輸出X、Y軸位移資料至滑鼠驅動單元208，使作業系統210據以控制螢幕上指標的移動。請參考第3圖，第3圖為鍵盤200之一按鍵配置圖。鍵盤200中用來模擬滑鼠之操作區域的範圍如粗黑線所框示，其中較佳地包含大小平均的按鍵，以提高滑動按鍵時的流暢度，並避免鍵盤控制器204於產生位移資料時形成較大誤差。
舉例來說，假設螢幕上顯示指標原位於A點，在鍵盤200模擬滑鼠之功能啟動時，當鍵盤200的X、D、F、R、T鍵依序被按壓，鍵盤控制器204依序轉換X、D、F、R、T鍵之開關的行列位置，取得座標如(2,2)、(3,2)、(4,3)、(4,4)，並據以產生位移資料(1,0)、(1,1)、(0,1)。上述位移資料透過作業系統210處理後，能夠控制指標由A點向右、向右上，再向上移動至B點。較佳地，因為鍵盤控制器204是根據時間上連續取得的二個座標來計算位移資料，使用者可以僅依序按下對應於指標移動軌跡之起點及終點的按鍵，即可將指標移動至下一處。以前例來說，當X鍵及T鍵先後被按下，指標亦由A點移動至B點。
進一步地，為了完整模擬滑鼠的運作，鍵盤200中可包含用來模擬滑鼠202之左、中、右鍵的按鍵。例如第3圖所示之操作區域中，左邊的Alt鍵可用來模擬滑鼠左鍵，空白鍵可用來模擬滑鼠中鍵，右邊的Alt鍵可用來模擬滑鼠右鍵。當鍵盤控制器204偵測到模擬為滑鼠左、中或右鍵的按鍵被按下時，鍵盤控制器204傳送相對應的控制資料至滑鼠驅動單元208，因此作業系統210能據以進行對應的動作。
關於鍵盤控制器204控制鍵盤200模擬滑鼠之詳細運作，請參考第4圖，其為本發明實施例一流程40之示意圖。流程40為鍵盤控制器204所進行之流程，包含有以下步驟：
步驟400：開始。
步驟402：偵測鍵盤200之開關陣列中是否發生一按鍵事件。若是，進行步驟404；若否，繼續進行步驟402。
步驟404：判斷該按鍵事件是否對應於作業系統210所使用之一特定控制鍵。若是，進行步驟406；若否，進行步驟408。
步驟406：傳送該特定控制鍵所對應之一掃描碼至作業系統210。
步驟408：判斷該按鍵事件是否對應於一滑鼠控制鍵。若是，進行步驟410；若否，進行步驟412。
步驟410：將該按鍵事件記錄為一滑鼠狀態值，回到步驟402。
步驟412：判斷該按鍵事件是否為一按鍵按壓事件。若是，進行步驟414；若否，回到步驟402。
步驟414：將發生該按鍵按壓事件之開關的行列位置轉換為一座標。
步驟416：計算最近得到的二個座標之間的一位移資料。
步驟418：傳送該滑鼠狀態值及該位移資料至滑鼠驅動單元208。
步驟420：結束。
鍵盤控制器204是週期性掃描鍵盤200之開關陣列中的所有開關，例如一般PS/2規格之鍵盤的鍵盤控制器是以接近30KHz之頻率對所有開關進行掃描，以偵測鍵盤200之開關陣列中是否發生一按鍵事件，按鍵事件可能是鍵盤200其中一按鍵被按壓(Key Press)或釋放(Key Release)，相對應於該按鍵之開關的導通狀態。
步驟404至步驟420係於鍵盤200模擬滑鼠之功能啟動的狀態下進行。當偵測到一按鍵事件，根據步驟404，鍵盤控制器204判斷按鍵事件是否對應於作業系統210所使用之一控制鍵，例如Shift鍵或Esc鍵等。當按鍵事件對應於控制鍵，意即被按壓或釋放之按鍵是控制鍵時，根據步驟406，鍵盤控制器204傳送控制鍵所對應之一鍵盤掃描碼(Scancode)至作業系統210；換言之，在鍵盤200模擬滑鼠之功能啟動的狀態下，作業系統210的控制鍵仍是用來進行原本的任務，而不用來模擬滑鼠。於傳送掃描碼之後，鍵盤控制器204持續偵測有無按鍵事件發生。
當按鍵事件不對應於作業系統210所使用的控制鍵，意即被按壓或釋放之按鍵不是控制鍵時，根據步驟408，鍵盤控制器204進一步判斷該按鍵事件是否對應於一滑鼠控制鍵，意即被按壓或釋放之按鍵是否設定做為滑鼠控制鍵使用，滑鼠控制鍵為滑鼠之左鍵、中鍵或右鍵。當按鍵事件對應於一滑鼠控制鍵，根據步驟410，鍵盤控制器204將按鍵事件記錄為一滑鼠狀態值，因此滑鼠狀態值須能夠表示按鍵被按壓或釋放，例如可以0或1表示。於記錄按鍵事件之後，鍵盤控制器204持續偵測有無按鍵事件發生。上述步驟404及步驟408可歸納為：判斷按鍵事件是否對應於一特定控制鍵。
進一步地，當按鍵事件不對應於作業系統210所使用的控制鍵，也不對應於任何一滑鼠控制鍵，表示被按壓或釋放之按鍵位於鍵盤200中用來模擬滑鼠移動之操作區域內，此時根據步驟412，鍵盤控制器204判斷按鍵事件是否為按鍵按壓事件。當按鍵事件為按鍵按壓事件，鍵盤控制器204進行步驟414至步驟418；當按鍵事件不是按鍵按壓事件而是按鍵釋放事件時，鍵盤控制器204返回進行步驟402，偵測下一按鍵事件。
步驟414至步驟418為鍵盤200模擬滑鼠功能之主要步驟。鍵盤控制器204將發生按鍵按壓事件之開關的行列位置，轉換為一座標，以第3圖為例，假設F鍵之開關的行列位置為(Column 3,Row 12)，當F鍵被按壓時，F鍵送出電壓訊號至鍵盤控制器204，鍵盤控制器能夠根據此電壓訊號得知是行列位置為(Column 3,Row 12)之開關被按下，因此將其轉換為一座標(4,6)。請注意，鍵盤控制器204不能辨認被按壓或釋放之按鍵所代表的字符或功能，僅能根據各按鍵之開關於電路中的行列位置辨認各按鍵，開關的行列位置與使用者所見的實體按鍵之位置無關連性。因此，鍵盤控制器204必須進行步驟414之座標轉換，才能於按壓按鍵時連續取得相對應的座標，以模擬滑鼠或觸控板之移動軌跡。
於取得被按壓之按鍵所對應的座標(x,y)之後，鍵盤控制器204計算最近得到的二個座標，亦即座標(x,y)與前一次取得之座標(x0,y0)之間的位移資料，並傳送位移資料至滑鼠驅動單元208。請注意，鍵盤控制器204傳送之位移資料格式與滑鼠202傳送至滑鼠驅動單元208之位移資料的格式相同。以PS/2規格之滑鼠為例，傳送至滑鼠驅動單元208的資料包含有1 byte的X軸座標位移、1 byte的Y軸座標位移及3 bit的滑鼠左鍵、中鍵及右鍵的狀態值，因此鍵盤控制器204是傳送(x-x0)及(y-y0)之資料至滑鼠驅動單元208。
根據步驟418，鍵盤控制器204除了傳送位移資料，同時也傳送滑鼠狀態值至滑鼠驅動單元208。因此，作業系統210能夠透過滑鼠驅動單元208，取得與滑鼠202所輸出之滑鼠狀態值及位移資料相同格式的資料，將電腦螢幕上的指標移動至相對應的位置，並進行相對應的滑鼠控制鍵運作。須注意的是，流程40之步驟404至步驟420係於鍵盤模擬滑鼠之功能啟動的狀態下進行，在流程40進行中，若使用者操作相關功能鍵中止了鍵盤模擬滑鼠的功能，流程40隨即停止，鍵盤200及鍵盤控制器204回復運作於習知之字符輸入模式。
如本領域具通常知識者所熟知，滑鼠的靈敏度可依據使用者需求，由電腦的作業系統進行調整，進而反應於螢幕上指標移動之速度。值得注意的是，第2圖之輸入裝置20及第4圖之流程40之重點在於以鍵盤控制器將連續產生的按鍵事件轉換為座標，進而產生輸入至滑鼠驅動單元的位移資料，滑鼠驅動單元與後端之作業系統之運作與習知技術相同。因此，應用流程40之電腦的螢幕上指標移動的速度，同樣可由作業系統210以習知方式進行調整。
透過本發明實施例之流程及電腦系統，電腦之鍵盤能夠模擬做為滑鼠使用，電腦中無須設置觸控板，因而大幅增加了電腦小型化之優勢。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、20．．．輸入裝置
100、200．．．鍵盤
102、202．．．滑鼠
104．．．觸控板
106、204．．．鍵盤控制器
108．．．觸控板控制器
110、206．．．鍵盤驅動單元
112、208．．．滑鼠驅動單元
114．．．觸控板驅動單元
120、210．．．作業系統
40．．．流程
400、402、404、406、408、410、412 414、416、418、420．．．步驟
第1圖為習知一輸入裝置的示意圖。
第2圖為本發明實施例一輸入裝置的示意圖。
第3圖為第2圖中鍵盤之一按鍵配置圖。
第4圖為本發明實施例一流程之示意圖。
40．．．流程
400、402、404、406、408、410、412 414、416、418、420．．．步驟

Claims (12)

  1. 一種用於一電腦系統中以鍵盤模擬滑鼠之方法，包含有：偵測該電腦系統之一鍵盤之開關陣列中是否發生一按鍵事件；於偵測到該按鍵事件時，判斷該按鍵事件是否對應於一特定控制鍵；於該按鍵事件非對應於該特定控制鍵，並且該按鍵事件為一按鍵按壓事件時，將發生該按鍵按壓事件之一開關的行列位置轉換為一座標；計算最近得到的二個座標之間的一位移資料；以及傳送該位移資料至該電腦系統之一滑鼠驅動單元，使該電腦系統之一作業系統透過該滑鼠驅動單元，取得該位移資料，以控制該電腦系統之螢幕上一指標的移動。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該特定控制鍵係該作業系統所使用的一控制鍵。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該特定控制鍵係一滑鼠控制鍵。
  4. 如請求項1所述之方法，另包含有：於該按鍵事件對應於該特定控制鍵，並且該特定控制鍵係該作業系統所使用的一控制鍵時，傳送該特定控制鍵所對應之一掃描碼至該作業系統。
  5. 如請求項1所述之方法，另包含有：於該按鍵事件對應於該特定控制鍵，並且該特定控制鍵用來做為一滑鼠控制鍵時，將該按鍵事件記錄為一滑鼠狀態值。
  6. 如請求項5所述之方法，另包含有：於傳送該位移資料至該滑鼠驅動單元時，同時傳送該滑鼠狀態值至該滑鼠驅動單元。
  7. 一種輸入裝置，用於一電腦系統，包含有：一鍵盤；以及一鍵盤控制器，耦接於該鍵盤及該電腦系統之間，用來：偵測該鍵盤之開關陣列中是否發生一按鍵事件；於偵測到該按鍵事件時，判斷該按鍵事件是否對應於一特定控制鍵；於該按鍵事件非對應於該特定控制鍵，並且該按鍵事件為一按鍵按壓事件時，將發生該按鍵按壓事件之一開關的行列位置轉換為一座標；計算最近得到的二個座標之間的一位移資料；以及傳送該位移資料至該電腦系統之一滑鼠驅動單元，使該電腦系統之一作業系統透過該滑鼠驅動單元，取得該位移資料，以控制該電腦系統之螢幕上一指標的移動。
  8. 如請求項7所述之輸入裝置，其中該特定控制鍵係該作業系統所使用的一控制鍵。
  9. 如請求項7所述之輸入裝置，其中該特定控制鍵係一滑鼠控制鍵。
  10. 如請求項7所述之輸入裝置，其中該鍵盤控制器用來於該按鍵事件對應於該特定控制鍵並且該特定控制鍵係該作業系統所使用的一控制鍵時，傳送該特定控制鍵所對應之一掃描碼至該作業系統。
  11. 如請求項7所述之輸入裝置，其中該鍵盤控制器用來於該按鍵事件對應於該特定控制鍵並且該特定控制鍵係一滑鼠控制鍵時，將該按鍵事件記錄為一滑鼠狀態值。
  12. 如請求項11所述之輸入裝置，其中該鍵盤控制器另用來於傳送該位移資料至該滑鼠驅動單元時，同時傳送該滑鼠狀態值至該滑鼠驅動單元。
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