Текст книги "Аппаратные средства персональных компьютеров"

Прошли те времена, когда мышь была редким гостем на столах пользователей. Заметим, что тогда процесс подключения мыши к компьютеру напоминал шаманский танец – найти нужный COM-порт, выяснить тип мыши или название производителя, подобрать драйвер. Так уж получилось, что мыши, несмотря на свою простоту и одинаковый интерфейс, используют различные форматы данных для обмена информацией с компьютером. Соответственно, настройка мыши в операционной системе MS-DOS была весьма проблематичной.

К счастью, совершенствование микросхем и операционных систем привело к тому, что, сегодня для подключения мыши к компьютеру надо только правильно вставить штеккер мыши в нужный разъем на корпусе компьютера, при необходимости воспользовавшись переходником. Все остальные проблемы по настройке параметров мыши берет на себя операционная система. Проблемы могут возникнуть только тогда, когда пользователь захочет сам указать тип мыши или возникнут конфликты между устройствами, подключенными к COM-портам, когда мышь нельзя подключить к интерфейсу PS/2 или USB.

Какие-либо настройки манипулятора "мышь", которые пользователь сегодня иногда выполняет, почти всегда связаны с желанием сделать реакцию курсора на движения мыши более удобными, чем те, которые установлены по умолчанию. В первую очередь, это указание, какой рукой пользуется человек (см. рис. 7.22). Окно Свойства: Мышь можно вызвать, если в окне Панель управления щелкнуть на значке с надписью Мышь.

Неопытным пользователям можно порекомендовать настроить реакцию операционной системы на скорость двойного нажатия левой кнопки мыши, для чего надо переместить движок в области Скорость двойного нажатия (рис. 7.22).

Рис. 7.22. Вкладка Кнопки мыши окна Свойства: Мышь

Изменить соотношение чувствительности мыши (разрешающая способность) и движения курсора на экране монитора можно на вкладке Параметры указателя окна Свойства: Мышь (рис. 7.23). Желаемая реакция указателя на движение вашей мыши настраивается перемещением движка Скорость перемещения указателя. Дополнительно можно изменить порог переключения скорости движения указателя при резком движении мыши, щелкнув на кнопке Ускорение и выбрав один из вариантов в предлагаемом меню.

Рис. 7.23. Вкладка Параметры указателя окна Свойства: Мышь

Пользовательские настройки мыши с интерфейсом USB ничем не отличаются от обычной. Но регистрируется она в операционной системе Windows несколько по-другому. Для примера рассмотрим регистрацию оптической мыши с USB-интерфейсом, что поможет понять, почему новенькая мышь, только купленная в магазине, не хочет работать после подключения к компьютеру.

Если щелкнуть на пиктограмме Система  окна Панель управления, то на вкладке Устройства окна Свойства: Система (рис. 7.24) в категориях Мышь и Устройства интерфейса с пользователем вы должны увидеть пункты, относящиеся к оптической мыши с USB-интерфейсом (для нее надо установить драйверы, которые есть на компакт-диске, поставляемом в комплекте с мышью). В категории Мышь, если к компьютеру подключены две мыши, появится дополнительный пункт HID-совместимая мышь Кроме того, вкладка Устройства будет содержать еще одну категорию – Устройства интерфейса с пользователем, которого до этого не было. В этой категории для нашей мыши будет пункт Устройства ручного ввода для шины USB.

Рис. 7.24. Вкладка Устройства окна Свойства: Система

Если выделить пункт, относящийся к нужной мыши, и щелкнуть на кнопке Свойства, то в новом окне на вкладке Общие будет выведена информация о том, работает ли устройство нормально, или есть проблемы. На этой же вкладке имеется флажок, который позволит отключить ненужную мышь, если они мешают друг другу. Если новая мышь неправильно установилась, на вкладке Драйвер возможна ручная смена драйвера мыши.

Хороший способ убедиться в работоспособности мыши, это проверить параметры интерфейса USB, которые доступны в окне Корневой разветвитель для USB, куда можно попасть с вкладки Устройства окна Свойства: Система, нажав кнопку Свойства выбранного устройства. На вкладке Питание этого окна щелкните по кнопке Параметры питания. При правильной работе мыши в окне Питание (рис. 7.25) вы найдете информацию о требуемом для нее токе, который может быть равен, например 100 мА. (Величина Требуемый ток может быть равна и нулю, но в любом случае это значение не относится к потребляемому в данный момент току.)

Рис. 7.25. Требуемый ток для мыши с интерфейсом USB

Графические планшеты

Дигитайзеры, они же графические планшеты, или устройства рукописного ввода для тех, кто не пользуется современным ноутбуком, пока весьма дорогие и экзотичные устройства. Но, к счастью, все в компьютерном мире быстро меняется в лучшую сторону. Вот сейчас на полках компьютерных магазинов появились самые разнообразные графические планшеты, называемые теперь более кратко – планшеты, которые позволяют пользователю настольного персонального компьютера пользоваться графическим вводом без использования мыши. Например поставить свою подпись под документом, который потом будет отправлен по факсу.

Когда-то дигитайзеры и оптические перья, если вспомнить прошлое, были единственными устройствами, посредством которых в компьютеры вводилась графическая информация. Мышь была изобретена значительно позднее.

Длительное время дигитайзеры оставались инструментом профессионалов, занимающихся проектированием различных вещей, скажем, от разводки печатных плат и до поисков новых химических молекул. Рядовым пользователям оставалось пользоваться мышью, которая не всегда могла заменить большой дигитайзер. Появление ноутбуков дало толчок появлению устройств, которые сочетали в себе свойства дигитайзера и оптического пера. Сегодня их потомки – различные сенсорные панели, которые могут быть соединены с поверхностью LCD-дисплея или располагаться рядом с клавиатурой, стали обязательной принадлежностью любого ноутбука, а для карманных компьютеров даже единственным способом ввода информации в компьютер.

Наибольшие усилия в распространении дешевых графических планшетов приложила корпорация Genius, которая выпустила много разнообразных их конструкций. Для примера на рис. 7.26 показан дигитайзер Genius EasyPen 1812, который в какой-то степени сохранил черты своих профессиональных предков. Довольно громоздкий и дорогой, он обладает весьма неплохими характеристиками:

• рабочая зона – 360x305 мм;

• разрешение – 2540 линий/дюйм;

• погрешность считывания – ±0,25 мм;

• устройства ввода – 3-кнопочный электронный карандаш и 4-кнопочная мышь с указателем.

Рис. 7.26. Дигитайзер Genius EasyPen 1812

Как видно из рисунка и описания, дигитайзер Genius EasyPen 1812 использует два способа ввода графической информации. Первый, традиционный – манипулятор «мышь», который входит в его комплект. Второй – электронное перо, которым можно рисовать и писать как обычным карандашом.

Заметим, что большие габариты не позволяют большинству пользователей комфортно пользоваться этим планшетом, т. к. в большинстве случаев на компьютерных столах еле хватает места для обычной клавиатуры.

Существующие малогабаритные планшеты корпорации Genius более подходят для пользователей настольных компьютеров. Например, дигитайзер Genius EasyPen (рис. 7.27) имеет следующие характеристики:

• рабочая зона – 76x102 мм;

• разрешение – 2540 линий/дюйм;

• погрешность считывания – ±0,25 мм;

• устройство ввода – 3-кнопочный электронный карандаш.

Рис. 7.27. Дигитайзер Genius EasyPen

Несмотря на небольшие размеры рабочей зоны, планшетом Genius EasyPen удобно пользоваться. Конечно, для многих будет непривычно писать вслепую электронным карандашом на планшете, отслеживая результат рисования на экране монитора, но через несколько дней координация движения руки у вас наладится.

Правда, надо заметить, что спешить избавиться от старой и заслуженной мыши не следует, т. к. не слишком много операций удобно делать с помощью планшета. Например, ставить свою подпись – это уникальная возможность графического планшета, как и ввод рукописного текста (программы распознавания, увы, редки и еще не слишком совершенны). А вот пытаться полностью заменить мышь стремиться, наверное, не нужно, т. к. придется заново переучиваться пользоваться компьютером. Практически, планшетом удобно пользоваться тогда, например, когда надо подправить фотографию в графическом редакторе.

Что касается вопросов сопряжения планшета с компьютером, то можно порадовать читателя тем, что для установки планшета не нужно вскрывать компьютер и устанавливать что-либо на его системную плату. Планшеты корпорации Genius используют стандартный COM-порт (интерфейс RS-232) или USB-интерфейс, точно так же, как и мышь. Соответственно, редакторы и игры будут воспринимать планшет как обычную мышь, работающую параллельно со старой. То есть вы можете сначала провести линию в редакторе обычной мышью, а потом продлить ее с помощью электронного пера планшета.

После подключения планшета к компьютеру обязательно надо установить его драйвер, который имеется на прилагаемом к планшету компакт-диске. После перезагрузки Windows планшет будет ею опознан, а зеленый светодиод, расположенный на планшете, начнет мигать с частотой примерно 2 раза в секунду. На рис. 7.28 показано окно Свойство: Система, где зарегистрирован графический планшет Genius EasyPen под именем Genius Tablet. Обратите внимание, что в семействе (категории) Мышь новое устройство не появляется.

Рис. 7.28. Графический планшет Genius EasyPen, установленный в ОС Windows

Чтобы получить доступ к настройке планшета, найдите в окне Панель управления значок Genius Tablet .

Для настройки свойств планшета в окне Genius Tablet Properties (рис. 7.29) имеется пять вкладок. Во вкладке Buttons можно настроить реакцию кнопок электронного карандаша. Наилучший вариант, который установлен по умолчанию, это когда при нажатии кончиком карандаша на плоскость планшета система реагирует, как на щелчок левой кнопкой стандартной мыши. Ведете карандашом по поверхности планшета, а в графическом редакторе рисуется непрерывная линия. Вторая кнопка – это правая кнопка мыши, но, заметим, при работе с планшетом использовать ее неудобно.

Рис. 7.29. Вкладка Buttons окна настройки свойств планшета Genius EasyPen

На вкладке Basic (рис. 7.30) окна настройки свойств планшета имеется доступ к параметрам планшета, которых не имеют обычные мыши. Наиболее любопытна область Tracking Mode, где можно переключить привязку координат на планшете – в режиме Absolute каждая точка планшета привязана к соответствующей точке экрана, а в режиме Relative – работа электронного пера полностью совпадает с режимами обычной мыши. Но можно отметить, что более практичен режим Absolute.

Рис. 7.30. Вкладка Basic окна настройки свойств планшета Genius EasyPen

Проверка работоспособности планшета проводится на вкладке Test.

Так как планшеты являются еще редкими гостями на столах пользователей, то рассмотрим конструкцию Genius EasyPen чуть подробнее, тем более что она сильно отличается от всевозможных дорогостоящих сенсорных экранов.

Корпус планшета Genius EasyPen состоит из двух частей. Нижняя половина выполнена из металла, а верхняя, где находится рабочая зона, пластмассовая. Внутри располагается печатная плата с набором микросхем, расположенных по ее краям, а вся остальная площадь отведена под решетку антенн. Внешний вид печатной платы показан на рис. 7.31.

Рис. 7.31. Печатная плата планшета Genius EasyPen

Каждая антенна представляет собой один виток печатного проводника. С помощью микросхем серии 74 НС в антенной решетке коммутируются элементарные антенны. Это примерно напоминает работу сотовой телефонной сети, где базовые станции постоянно отслеживают местоположение абонента, передавая его друг другу по мере перемещения человека по городу.

Соответственно, в электронном карандаше находится передающая антенна, которая выполнена в виде катушки с десятком витков провода. Принципиальная электрическая схема электронного карандаша приведена на рис. 7.32, где S1 и S2 – кнопки, а С1 и С2 – блокировочные конденсаторы для подавления помех. Внешний вид разобранного карандаша показан на рис. 7.33.

Рис. 7.32. Схема электронного карандаша планшета Genius EasyPen

Рис. 7.33. Электронный карандаш планшета Genius EasyPen

Так как в планшете Genius EasyPen используется электромагнитный принцип, то вполне понятно, почему электронный карандаш при приближении его на пару сантиметров к плоскости рабочей зоны планшета начинает воздействовать на курсор. Нажатие же котиком электронного карандаша всего лишь приводит в действие микровыключатель, расположенный в его наконечнике. Отсюда следует вывод, что пленка, которой закрыта рабочая зона планшета, носит всего лишь декоративный характер, а не относится к конструкции сенсорного поля, как в других устройствах. Ее, при желании, можно заменить фотографией или распечаткой окна какой-либо программы.

В беспроводных электронный карандашах находится генератор импульсов и одна батарейка типа AAA (рис. 7.34).

Рис. 7.34. Беспроводный электронный карандаш Genius

Джойстики

Одно из «древнейших» устройств ввода графической информации в персональный компьютерах – это джойстик. Созданные на заре компьютерной эры, джойстики позволяют реализовать аналоговый способ ввода информации в компьютер, причем компьютеру самому надо озадачиться способом преобразования сигналов от джойстика в байты, пригодные для «внутреннего» употребления.

На рис. 7.35 показаны наиболее популярные варианты конструкции джойстика. Независимо от количества кнопок, которые могут быть "натыканы" в самых разнообразных местах на корпусе джойстика, главный орган управления – это рукоятка. Рукоятка имеет две степени свободы – ее можно качать в любом направлении. При наклоне она вращает внутри корпуса джойстика два переменных резистора, меняющих свое сопротивление в зависимости от угла наклона рукоятки. На рукоятке установлены несколько кнопок, которым пользователь может назначить какие-либо функции для работы в конкретной программе. Так как обычно джойстик используется любителями компьютерных игр, то кнопки чаще всего управляют огнем пушек и пулеметов или переключателем скоростей у нарисованной машинки.

Рис. 7.35. Джойстики: a – Genius Flight F22X; б – AVB GC-FBJ1 PEGASUS Force Feedback

В отличие от манипулятора «мышь», с помощью джойстика очень неудобно управлять курсором в офисных приложениях, т. к. трудно подвести его в нужную точку. Кроме того, являясь аналоговым устройством, джойстик постоянно требует юстировки своего положения, для чего используются два дополнительных переменных резистора, установленных на его корпусе.

Схема подключения переменных резисторов и кнопок джойстика для IBM PC совместимых компьютеров к игровому порту показана на рис. 7.36. Для подключения используется 15-контактный двухрядный разъем DB-15P (рис. 7.37).

Рис. 7.36. Схема подключения датчиков джойстика к игровому порту

Рис. 7.37. Разъем 0В-15Рдля подключения джойстика к игровому порту

Величина переменных резисторов в джойстике может быть от 100 до 470 кОм, но системная плата измеряет их текущую величину в диапазоне от 0 до 100 кОм. На резисторы джойстика подается напряжение +5 В. Блок измерения системной платы (примерно за 1 мс) определяет длительность импульса внутреннего генератора, которая зависит от величины сопротивления, по формуле:

Т= 24,2 + 11хR,

где T измеряется в мкс, a R — в кОм.

Если использовать игровой порт, например, для измерения сигналов каких-либо датчиков, то следует знать, что точность, скорость и стабильность результатов преобразования невелика.

Игровая клавиатура, или GamePade (рис. 7.38) предназначена исключительно для пользователей, которые очень серьезно подходят к своим результатам в компьютерных играх. Хотя, конечно, GamePade можно купить ребенку, чтобы сохранить целостность клавиатуры домашнего компьютера, что иногда весьма желательно.

Рис. 7.38. Игровая клавиатура Firestorm Dual Analog 2 Gamepad

Конструктивно GamePade выполняется в виде затейливого устройства с большим количеством кнопок, иногда до 12 штук, и двумя мини-джойстиками. Являясь развитием обычного джойстика, современный GamePade подключается к USB-порту и обрабатывает сигналы от джойстиков самостоятельно. Наиболее «продвинутые» игровые клавиатуры снабжаются обратной связью – в их корпус встраиваются вибраторы, которые сигнализируют, например, о нагрузке на «мотор» или о неровностях «дороги».

При подключении GamePade к компьютеру надо загрузить программное обеспечение, которое прилагается к нему на компакт-диске. После установки доступ к параметрам GamePade возможен, если щелкнуть на панели управления на пиктограмме Игровые устройства. Кроме того, ряд его параметров доступен как и у USB-мыши – величину потребляемого тока можно узнать, выбрав в окне Свойства: Корневой разветвитель в категории Контроллеры шины USB пункт Корневой разветвитель для USB, а сменить драйвер можно, если заглянуть в категорию Устройства интерфейса с пользователем в окне Свойства: Система.

В окне Игровые устройства (рис. 7.39) можно выбрать желаемое игровое устройство, просмотреть его свойства, а также установить новый или удалить старый GamePade. Для примера на рис. 7.40 показано окно проверки игровой клавиатуры FireStorm Dual Analog 2 Gamepad, у которого два аналоговых джойстика, 12 кнопок и многопозиционный переключатель.

Рис. 7.39. Окно Игровые устройства

Рис. 7.40. Окно проверки игровой клавиатуры

Даже такое совершенное устройство, как FireStorm Dual Analog 2 Gamepad, использующее современную схемотехнику, требует калибровки своих джойстиков, как показано на рис. 7.41. Самое большое окошко слева предназначено для проверки и калибровки основного джойстика (оси 1 и 2), а для вспомогательного – прямоугольники (оси 3 и 4) в центре. Для полной калибровки надо правильно выполнить все действия, которые предлагаются в каждом последующем окне Калибровка устройства.

Рис. 7.41. Калибровка игровой клавиатуры

Конкретная привязка кнопок для выполнения тех или иных функций производится уже в меню Настройка запущенной игры. Но следует отметить, что игровая клавиатура будет использоваться в игре только тогда, когда вы укажете при ее запуске, что используется джойстик или GamePade. В старых игрушках, например Heretic и т. п., у современной игровой клавиатуры будет задействован только один джойстик и пара кнопок.

Вы, конечно, встречали в компьютерных магазинах красивые рули (рис. 7.42), рядом с которыми часто висит табличка: «Покрутить – 10 рублей».

Рис. 7.42. Рули: а – AVB GC-FBW1 Force Feedback; б – Logitech WingMan Formula Force Feedback

Такие интересные устройства – это наиболее «продвинутые» игровые клавиатуры, которые предназначены для автомобильных симуляторов. Часто они снабжаются ножными педалями, рычагами «скорости» и системами обратной связи, имитирующими управление машиной в реальных условиях. То есть все делается для повышения реалистичности управления и создания эффектов отдачи органов управления.

Рули могут питаться как от USB-интерфейса, так и от отдельного блока питания, подключаемого к сети. Также в них может быть установлен собственный процессор, как в компьютере. Например, в руле AVB GC-FBW1 Force Feedback использован процессор I-Force с тактовой частотой 24 МГц.

Глава 8
Интерфейсы

Одно из ключевых отличий персонального компьютера от игровой приставки и калькулятора заключается в том, что к нему можно подключать самые разнообразные внешние устройства. Это, например, могут быть устройства вывода информации – принтеры и плоттеры, ввода – модемы и видеокамеры. Можно соединить компьютер с локальной сетью и управлять станком ЦПУ, на котором отфрезеровать, скажем, печатную плату, которую перед этим разработали в программе PCAD. То есть компьютер – это универсальное вычислительное устройство, которое возможно использовать в различных областях человеческой деятельности.

Любые внешние устройства подключаются к компьютеру через интерфейс (Interface, сопряжение). Под термином «интерфейс» понимают совокупность механических, электрических и программных характеристик линий связи, которые позволяют соединить вместе и организовать обмен информацией между двумя объектами. Кстати, из этого определения ясно, что вполне правомерно использовать термин «интерфейс» в самых разнообразных случаях, например, интерфейсный разъем, интерфейсный кабель, интерфейсная программа и т. д.

Так как конструкции внешних устройств, да и разных типов компьютеров, сильно отличаются друг от друга, то для упрощения процесса подключения компьютера к внешним устройствам было разработано несколько стандартных интерфейсов. В мире IBM PC наиболее популярными оказались следующие внешние интерфейсы – параллельный интерфейс LPT, он же Centronics, последовательные интерфейсы RS-232 и USB, а также сетевой интерфейс Ethernet. В последнее время становятся популярными последовательный интерфейс FireWire и инфракрасный IrDa. Кроме того, на подходе новые стандарты, которые позволят значительно увеличить скорость обмена информацией.