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Fachartikel Folientastaturen: Tastaturen mit programmierbarem Display, kundenspezifisch

Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Elektronik Informationen

Fachartikel: Tastaturen mit programmierbarem Display
Der Gedanke, ein Display in eine Tastatur einzubauen, ist nicht neu. In der Regel werden daraus simple Terminals. Das Display bietet dabei ein Minimum an Feedback für den Bediener. Beispiele sind die Anzeige im PIN-Pad bei einem Bezahlvorgang oder das Statusdisplay in Laptops, das wichtige Zusatzinformationen anzeigt.
Leider fällt dieses nützliche Feature häufig dem Rotstift zum Opfer. Meist wird das Display zu einfachen LED-Anzei- gen degradiert. Das ist verständlich, denn es wird eine weitere Schnittstelle zum Display (z. B. RS232 ) inklusive der gesamten Ansteuerung benötigt. Wäre es also nicht erstrebenswert, über die vorhandene Tastatur- Schnittstelle PS/2 oder USB das Display zu steuern, ohne weitere Zusatzelektronik? Aus Kompatibilitätsgründen sollte zudem der Standard-Tastaturtreiber verwendet werden können. Im Tastaturcontroller GCK-978 wurde dies alles verwirklicht.
Hardware
Die Funktionseinheiten des Tastaturcon- trollers GCK-978 sind modular aufgebaut. Der Hauptprozessor kommuniziert über die Tastaturschnittstellen PS/2 oder USB mit dem Host-Rechner. Über ein internes I2C- Bussystem werden tastaturinterne Funk- tionseinheiten an den Hauptprozessor an- geschlossen. Ein weiterer Prozessor, die Scan-Engine, verwaltet die Abfrage von bis zu 160 Tasten. Durch Kaskadierung mehre- rer Scan-Engines lässt sich die Tastenanzahl zusätzlich erhöhen. Ein Drei-Spur-Magnet- kartenleser ist eine weitere verfügbare Funk- tionseinheit im GCK-978. An diesen inter- nen Bus lassen sich nun viele handelsübliche I2C-Displays ohne weitere Elektronik an- schließen. I2C-Displays sind als Text-, Grafik- oder auch Segment-Displays erhältlich.
Software
Bei einer USB- oder PS/2-Tastaturschnitt- stelle wird eine Datenrichtung zur Übertragung der Tastendaten verwendet, die andere zur Übertragung von Steuerkommandos an die Tastatur, z. B. Ein/Ausschalten der LEDs. Andere Daten in Richtung Tastatur sind nicht vorgesehen. In der GCK-978-Lösung werden die Displaydaten neben den Steuerkommandos über diesen Kanal transparent an das Display weitergeleitet. Die transparente Übertragung erlaubt die Ver- wendung praktisch aller I2C-Displays, da die Display-Daten letztlich unverändert bleiben. Mit Hilfe eines speziell hierfür entwickelten Kommunikations-Protokolls zwischen Tas- tatur und PC kann der Tastaturprozessor erkennen, ob das ankommende Byte ein Steuerkommando für die Tastatur ist oder ein Display-Datum. Somit kann auch während einer Datenübertragung an das Display je- derzeit ein Tastatur-Steuerkommando übertragen werden.
Treiber
Wie steuert man so ein Display am PC ei- gentlich an? Im PS/2-Betrieb bestünde die einfachste Methode darin, die Display-Daten direkt an den Tastatur-Port zu übergeben. Allerdings wären diese Daten nicht mit den Tastaturtreiber-Steuerkommandos synchronisiert. Ein Daten-Konflikt wäre vorprogrammiert. Besser, man schreibt gleich einen neuen Tastaturtreiber mit allen Er- weiterungsfunktionen, die man haben will. Der Aufwand wäre aber enorm.
Die Lösung für den GCK-978 ist ein spezieller Filtertreiber, der sich zwischen Port und Standard- Tastaturtreiber einhängt. Dabei ist es egal, ob die PS/2- oder USB-Schnitt- stelle verwendet wird. Der Filtertreiber leitet die Daten der Tastatur transparent weiter und schleust Displaydaten synchronisiert an die Tastatur. Die Displaydaten werden im Filtertreiber automatisch, für den Anwender unsichtbar, in das Kommunikations-Protokoll umgesetzt. Der Programmierer muss lediglich die Display-Daten und -Befehle an den Filtertreiber übergeben. Der Filtertreiber wird einmalig im PC installiert und ist nach einem Neustart sofort betriebsbereit. Standardtastaturen bleiben damit unverändert funktionsfähig, da kein neuer Tastaturtreiber installiert wurde.