4. Координатные манипуляторы

4.1. Мыши

Мышь представляет собой широко распространенное УВИ, облегчающее пользователю работу со многими прикладными программными системами и делающее ее более простой и эффективной. В основной своей функции мышь является устройством управления положением курсора на экране монитора: перемещение мыши по гладкой поверхности (или по поверхности специального планшета) автоматически преобразуется в пропорциональное по величине и совпадающее по направлению перемещение курсора по экрану. Встроенные в тело мыши клавиши позволяют пользователю персонального компьютера (в дальнейшем ПК) сигналы о том, что курсор достиг требуемого положения, и тем самым выбирать те или иные объекты (например, пункты меню), перемещать их по экрану, вызывать одни объекты и убирать с экрана другие, а также эмулировать действие управляющих клавиш клавиатуры.

Своей популярностью мышь обязана широкому распространению графического интерфейса пользователя, когда широко применяются мнемонические изображения объектов – пиктограммы. Возможности клавиатуры явно не согласуются с характером работы пользователя в такой "изоориентированной" среде. Поэтому и возникла потребность в другом средстве связи пользователя с компьютером. Самым популярным из различных модификаций этого средства оказалась мышь, которая делает очень удобным манипулирование такими широко распространенными в графических пакетах объектами, как окна, меню, кнопки, пиктограммы.

Первую компьютерную мышку создал Дуглас Энджельбарт в 1963 году в Стэндфордском исследовательском центре. Первый трекбол был создан значительно позже на фирме Logitech.

При конструировании мышей применяются

• механический,

• оптический или

• оптомеханический принципы действия.

В корпусе механической мыши имеется шар сравнительно большого диаметра, который вращается, когда пользователь перемещает тело мыши по поверхности стола. Шар приводит во вращение два ролика (ось вращения одного из них горизонтальна, второго – вертикальна). Те в свою очередь приводят во вращение 2 непроводящих диска с нанесенными печатным образом контактами, которые поочередно могли соприкасаться с одним неподвижным контактом. Эти механические шифраторы и формировали выходные сигналы, которые после обработки драйвером мыши обеспечивали перемещение курсора по экрану.

Оптомеханическая мышь отличается от механической только тем, что вместо механических дешифраторов используются оптические, и сигналы посылаются в компьютер в результате срабатывания не механических, а бесконтактных оптических переключателей (т.е. срабатывающих при попадании на них светового потока). Оптопара: светодиод-фотодиод (или фоторезистор) располагается по разные стороны диска с прорезями. Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов – скорость движения.

Оптическая мышь вообще не имеет движущихся частей. Перемещение воспринимается оптическими датчиками (встроенными в корпус устройства) в процессе их смещения относительно поверхности специального планшета. Механическая и автомеханическая мыши не требуют специального планшета – их можно перемещать по поверхности стола, по бумаге, стене и т. п. Однако они менее защищены от попадания пыли и грязи по сравнению с оптическими устройствами. В общем случае оптическая мышь более долговечна, но требует свободного места на столе для размещения планшета. Поверхность такого планшета покрыта очень мелкой сеткой перпендикулярных линий, нанесенных на отражающую свет поверхность. Линии в одном направлении черные, в другом – синие. Один из двух световодов испускает красный свет, который поглощается синими линиями планшета, а излучение другого, работающего в инфракрасном диапазоне, поглощают черные линии. Отраженный от планшета свет попадает на фотодетекторы. Если мышку перемещают, то на фотодетекторы попадает последовательность световых импульсов.

Главной характеристикой мыши является аппаратное разрешение, которое определяется числом отсчетов (импульсов), даваемых упомянутым диском на единицу хода шара – cpi (Counts Per Inch - число отсчетов на дюйм). Этот параметр определяется количеством контактов, прорезей или других элементов диска, при прохождении которых через датчик и формируется выходной импульсный сигнал. Чем больше количество таких элементов на диске, тем больше величина показателя cpi и, следовательно, выше точность позиционирования курсора.

Известны модели мышей, в которых есть возможность менять соотношение скоростей перемещения мыши и курсора – это т. н. мыши динамического действия. В некоторых случаях реализовано такое решение: первые 1-2 дюйма перемещения мыши вызывают медленное, "тонкое" смещение курсора, а дальнейшее перемещение приводит ко всё более непропорциональному ускорению движения последнего. Есть модели с постоянным, но задаваемым извне соотношением перемещений, т. е. есть возможность устанавливать величину этого параметра при настройке программного пакета, с которым предполагается работать.

В настоящее время можно выделить три основных способа подключения мыши. Самым распространенным для настольных IBM PC-совместимых компьютеров является подключение через последовательный порт (интерфейс RS-232), комбинированный порт PS/2, или беспроводной интерфейс в инфракрасном или радиочастотном диапазоне.

Мышки от Microsoft, имеющие последовательный интерфейс, и им подобные, используют для передачи процессору 3-байтовый формат, содержащий, информацию о перемещении мыши (два 8-разрядных числа) и состоянии кнопок. Подобные мышки передают данные со скоростью 1200 бит/с и используют 7 бит данных без контроля четности и один стоповый бит. После 3-байтового пакета всю дальнейшую работу берет на себя соответствующий "мышиный" драйвер.

Драйвер определят направление движения мыши: вверх или вниз, вправо или влево. Это вполне возможно сделать, поскольку 8-разрядные приращения перемещений кодируются в дополнительном коде, и соответственно максимальный диапазон перемещения составляет от -128 до +127 единиц. С учетом скорости передачи за каждые 20мс мышка может передвигаться на 0,62 дюйма.

Современные мышки от Microsoft и Logitech имеют обычно оптимальное аппаратное разрешение 400 cpi.

Не все мыши используют формат передачи, предложенный фирмой Microsoft. Например, трехклавишные мыши Mouse System и совместимые с ними передают данные в 5-байтовом формате. Это сообщение включает в себя информацию о состоянии третьей клавиши, а также о прошлом и текущем положении мышки, благодаря чему можно вычислить скорость ее передвижения. Разница в форматах приводит к тому, что драйвер от одной мыши не работает с другой.

Хотя никаких стандартов на мыши нет, производители в основном подражают мышам трех фирм: Microsoft, Logitech и Mouse System. Oни популярны, и поддерживаются многими пакетами.