CN1107894C - 用于用户输入装置的移动客户计算机接口 - Google Patents
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Abstract
一种计算机系统，尤其是一种手持式移动客户系统，其中，在接收输入数字信号时，通过连接导线或诸如红外辐射链路等无线链路连接的诸如键盘或扫描器等用户输入装置起主设备的作用，而系统的中央处理单元起从设备的作用。
Description
本申请是转让给同一拥有者的一系列申请中的一个。在这系列中的其他申请包括：
申请号08/703,171，1996年8月22日提交，题为”编程进行预定输入的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram，D.F.Champion和P.Brittenham，代理人案号RP9-95-017；
申请号08/708,168，1996年8月22日提交，题为”编程来交换预定输入清单的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertramh和W.T.Oldfield，代理人案号RP9-95-018；
申请号(已提交)，题为”与固定(Docking)装置交互的移动客户计算机”，发明者E.H.Booth，B.A.Carpenter，R.B.Ferrier，R.A.Resnick和W.W.Vetter，代理人案号RP9-95-019；
申请号08/706,990，1996年8月22日提交，题为”编程来复制预定输入清单的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram，P.J.Brittenham和D.F.Champion，代理人案号RP9-95-021；
申请号(已提交)，题为”带有电池充电控制的移动客户计算机”，发明者C.Burroughs，B.A.Carpenter，G.O’Neil和R.Resnick，代理人案号RP9-95-024；
申请号(已提交)，题为”编程来显示系统信息的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram和D.F.Champion，代理人案号RP9-95-025；
申请号(已提交)，题为”编程得具有浏览功能的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram和D.F.Champion，代理人案号RP9-95-026；
申请号(已提交)，题为”编程来处理表显示的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram，代理人案号RP9-95-027；
申请号(已提交)，题为”编程把光标、控制和输入功能结合起来的移动客户计算机”，发明者P.J.Brittenham和L.D.Comeford，代理人案号RP9-95-028；
申请号(已提交)，题为”编程显示下拉式滚动指示器的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram和D.M.Champion，代理人案号RP9-95-038；
申请号(已提交)，题为”编程隐藏空表元素的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram，代理人案号RP9-95-039；
申请号(已提交)，题为”具有集成蜂窝式电话的移动客户计算机”，发明者B.A.Carpenter，P.Lee，M.Noll和R.Reiland，代理人案号RP9-95-047；
申请号(已提交)，题为”具有集成无线电收发机用的机座的移动客户计算机”，发明者D.H.Boehm，B.A.Carpenter，J.D.Hunt和M.S.Miller，代理人案号RP9-95-050；
申请号08/700,608，1996年8月12日提交，题为”编程显示六角形键盘的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram，D.F.Champion和L.S.Eichorn，代理人案号RP9-95-051；
申请号08/700,606，1996年8月12日提交，题为”编程建立软键盘目标的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram，代理人案号RP9-96-011；以及
申请号08/706,991，1996年8月22日提交，题为”编程显示清单和六角键盘的移动客户计算机”，发明者R.L.Bertram和D.F.Champion，代理人案号RP9-96-013。
技术领域
本发明涉及一种移动客户计算机系统，特别是涉及一种移动客户计算机接口。
背景技术
一般说来，个人计算机系统，而尤其是IBM个人计算机，被广泛地应用来为今天现代社会的许多方面提供计算机能力。个人计算机系统一般可以被定义为台式、落地式或便携式微型计算机，它包括具有单个系统处理器和相关的易失性和非易失性的存储器的系统单元、显示监视器、键盘、一个或多个软盘驱动器、固定磁盘驱动器和任选的打印机。这些系统的明显的特点是采用主板或系统板把这些组件在电气上连接在一起。这些系统原来是为向单个的用户提供独立的计算能力而设计的，而且价格不昂贵，以便个人或小企业购买。这种个人计算机系统的一个实例是IBM提供的个人计算机系统，被称作个人计算机AT，个人系统PS/2，PS/1，Aptiva等等。计算机专业的技术人员对这些系统很熟悉。
这些系统可以分成两族类。第一族类，一般称作族类I型，采用总线结构，例如个人计算机AT和其他”IBM兼容”机。第二族类，称作族类II型，采用IBM的微通道总线结构，例如IBM的个人系统PS/250型至95型。族类I型原来采用通用的INTEL 8088或8086微处理器作为系统处理器。这些处理器具有一兆字节存储器的寻址能力。族类II型一般采用高速INTEL 80286，80386，80486微处理器，后者可以工作在实时方式来模拟速度较慢的INTEL 8086和8088处理器，或者工作在保护方式，后者把寻址范围从1兆字节扩展到某些型号的4千兆字节。本质上，80286，80386，和80486的实时方式特点，向为8086和8088微处理器写的软件提供硬件兼容性。随着技术的进步，族类I系统向能力高得多的中央处理单元，包括INTEL的PENTIUM(奔腾)牌微处理器及其兼容竞争者、简指令集计算(RISC)微处理器，诸如IBM和Motorola的Power PC处理器，以及诸如VESA和PCI总线设计等能力更高的总线发展。计算机专业的技术人员对这些系统也是非常熟悉的。
这样的发展对于商业和消费环境完成计算的方式影响深远。在个人计算机系统研制出来之前，计算机系统的大部分用途只是商业目的，而数据处理是在装着计算机系统的”玻璃房”里进行的。查询是通过信息管理员作通道传输的，以便由计算机技术人员处理。随着个人计算机系统的广泛应用，对已经保存在企业范围的计算机系统中数据的访问，对于经理和最一般的雇员来说变得重要了。个人计算机系统网络发展起来，通过网络服务器对其中储存着企业数据的企业系统或主机进行分层次的访问。
随着信息工作普及到数量日增的信息工作者，并冲击企业内日益普遍的雇员小组的工作，这样的雇员机动性的要求提了出来。尤其是在诸如销售人员、运输司机或商业顾问等”外勤”工作中，在远离企业所在地的地方，访问一般保存在企业系统中并通过计算机系统网络访问的企业数据变得重要了。这样的访问部分地是通过连接诸如笔记本式或膝上式计算机系统的有线线路实现的。一般，这样的系统可以配备调制解调器和通讯软件，使得连接到公用电话交换网(PSTN)时，该系统就可以连接到支持服务器或主机，而用户就可以访问所要的数据。
随着无线电通讯，例如蜂窝式电话网络的发展，出现了取消连接在个人计算机系统和支持服务器的有线线路的可能性。已经研制出这样的系统，尤其是零售业和仓库业务所用的系统，它允许用户在有无线电收发机服务的区域内自由移动，而同时与数据通道保持直接的连续的接触，通过该数据通道可以与支持企业活动的服务器或主机进行数据交换。为了在这里进行讨论，把用户手中的这样的系统称为”移动客户系统”。移动客户系统的特点在于可以不受有线线路连接对移动限制的用户机动性，以及该系统这样的客户性质，即移动客户系统所访问的企业数据是保存在移动客户与之通讯的服务器或主机计算机系统内的。这样的移动客户系统有时亦称个人通讯助理或个人数字助理。感兴趣的读者可参阅Ira Brodsky所编写的”无线电：个人远程通讯的革命”(波士顿，Artech House出版社，1995)，了解其他背景和有关移动客户系统的信息。
正如将会理解的，移动客户系统的用户环境一般要求周电池给这样的系统供电。每次充电的使用寿命要长，这是取决于对供电电池的要求。这样的减少电力需求的设计在这样的系统的发展中意义重大。
发明内容
以上述为背景，本发明打算提供一种移动客户系统，其中采取措施在使用用户输入装置，诸如键盘方面减少电力需求。另外，本发明打算在采用和使用输入装置和键盘的范围方面实现灵活性。
本发明的一个目的是提供一种一种移动客户计算机，其特征在于包括：其大小能由用户的手握持和处理的外壳；安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；以及安装在所述外壳内并与所述中央处理单元及所述存储器耦合，用来显示所述中央处理单元所处理的数字数据所产生的信息的显示器；所述串行端口和所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)若用户输入装置连接到所述串行端口，则检测产生数字数据的用户输入装置的存在；(2)把检测到的用户输入装置建立为控制所述中央处理单元工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自检测到的用户输入装置的数字数据。
本发明的另一个目的是提供一种移动客户计算机，其特征在于包括：其大小能由用户的手握持和处理的外壳；安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；与所述串行端口耦合并通过所述串行端口把识别数字信号的输入信号传输给计算机系统的用户输入装置；以及安装在所述外壳内并与所述中央处理单元及所述存储器耦合，用来显示所述中央处理单元所处理的数字数据所产生的信息的显示器；所述用户输入装置、所述串行端口、所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)检测所述用户输入装置的标志；(2)把所述用户输入装置建立为控制所述中央处理单元的工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自所述用户输入装置的数字数据。
本发明的另一个目的是提供一种计算机系统，其特征在于包括：外壳；安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；以及与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；所述串行端口、所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)若用户输入装置连接到所述串行端口，则检测产生数字数据的用户输入装置的存在；(2)把检测到的用户输入装置建立为控制所述中央处理单元的工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自检测到的用户输入装置的数字数据。
本发明的另一个目的是提供一种计算机系统，其特征在于包括：外壳；安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；以及与所述串行端口耦合并通过所述串行端口把识别数字信号的输入信号传输给该计算机系统的用户输入装置；所述用户输入装置、所述串行端口、所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)检测所述用户输入装置的标志；(2)把所述用户输入装置建立为控制所述中央处理单元工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自所述用户输入装置的数字数据。
在实现本发明的这些目的时，实现了一种非常简单的接口，它支持低电力消耗，并能动态地使移动客户系统连接到用户输入装置，或将它们断开，而同时允许输入装置对系统来说是自识别的，并采用传统个人计算机键盘所提供的功能和键的子集或超集。这个接口，不论就硬件还是就软件而言，都是足够一般化的，以至各种功能的外围设备，诸如条型码扫描器、磁条阅读器、汽车连接都可以适配。
附图说明
上面已经描述了本发明的某些目的，其他的目的在下面联系附图进行描述的过程中将显现出来。
图1是按照本发明的移动客户系统某些元件的另件分解透视图；
图2是图1装配起来供使用的移动客户系统的透视图；
图3是类似图2的视图，表示图1和2的移动客户系统另一种组织方案的形式；
图4是表示图1至3所示移动客户系统以及支持的外围设备和系统之间关系的示意图；
图5是表示包括在图2和3移动客户中的某些电路元件的示意图；
图6是类似图5的视图，表示另外一些电路元件；
图7是表示某些电路元件和它们在图2和3的移动客户中的关系的示意图；
图8是图2和3的移动客户供电方式的状态图及它们之间的转变；
图9是类似于图8的示意图，表示在图2和3的移动客户中某些元件的状态，并包括移动客户软件执行状态；
图10举例说明图2移动客户在由移动客户上的应用软件执行驱动以显示某些数据的显示屏；以及
图11是举例说明本发明提出的键盘和接口软件和硬件组件的示意图。
具体实施方式
尽管本发明是参照附图比较充分地说明的，其中示出了本发明最佳实施例，但是在下面的说明之前应该明白，本专业的技术人员可以改变这里所描述的本发明，但还能达到本发明的有利结果。因此，后面的描述应该理解为面向本专业的技术人员的广义的教导性的公开，而不是对本发明的限制。
现比较具体地参照附图，图1至3举例说明按照本发明的移动客户个人计算机系统(以下简称移动客户)的示范性实施例，并且总的以10表示。正如从后面的描述将会看得更加清楚的，移动客户可以具有各种各样的特性，但仍在本发明的意图范围以内。在这些特性中，中心的是这种系统设有在移动客户系统与支持服务器或主机之间至少数据，可能还有数据和音频，诸如语音通讯的能力。在举例说明的实施例中，这样的能力是通过设置可以分割成三个不同组件，亦即系统板11、机座12和无线电收发机13的系统提供的。在举例说明的形式中，收发机13是蜂窝式电话，后者可以装在机座12内，而机座12可以通过把系统板滑入机座12所设的插口而与系统板11连接。系统板可以任选地具有整体式小键盘。尽管这样举例说明和这里描述为三组件系统，但是，显然，正如此后将要描述的，当组合成移动客户系统10时，本发明的许多优点都可以实现。就是说，无线电收发机13集成在系统板11上，而它们之间的连接是在系统用的盖子内完成的，完全不用机座12。收发机/机座/系统板的组织在某些情况下有好处。但是，显然，不用这种具体的组织，本发明也能实施。
图2和3的系统之间的不同在于在图3的系统中，除了输入字段的触摸屏设施之外，还直接包括小键盘。这说明了同时提供两种用户输入类型的灵活性。
可用三件式组织实现的优点是很容易把一种无线电收发机换成另一种，以适应各种宽域网(WAN)或局域网(LAN)。更具体地说，并以WAN技术为例，尽管数字数据和模拟音频可以通过蜂窝式电话的无线电接口进行交换，并利用蜂窝数字分组数据(CDPD)协议交换数据，但是还有其他可能性。在它们之中，可以是诸如频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)等数字无线电技术；诸如直接序列扩展频谱(DS-SS)，及所得的码分多址(CDMA)等扩展频谱技术；跳频扩展频谱(FH-SS)；把这多种技术中的一种结合到被称为先进的移动电话系统(AMPS)或先进的无线电数据信息服务(ARDIS)或RAM移动数据中来。随着这些技术的进展和得到更广泛的采用，三件式组织会使现有的系统板适应正在出现的无线电收发机13，并以此保护用户在该系统上的投资。但是，对于某些环境，诸如温度、湿度或由于摔落而易受振动等不利环境，把收发机和系统板及支持电路装在单一的外壳内的合一的系统或许是最佳的选择。
现转向图4，这里示意地指出的是按照本发明的系统10和支持服务器和外围设备之间的关系。更具体地说，系统板11(下面还将更充分地描述)一般适合于由用户通过包括在后照光光液晶显示器中的触摸屏输入，而同时系统10可以适合于其他用户输入装置，包括比较传统的键盘16和条型码扫描器17。正如举例说明的，用户输入装置想用时可用电线连接到系统10，连接导线18为数据输入系统10提供信号通路。正如下面将要详述的，本发明主题特别涉及与这样一类用户输入装置的接口。作为另一方案，键盘或其他装置，诸如扫描器可以通过对于本专业的技术人员来说都知道的其他手段，诸如如上所述直接集成或利用已知的协议的红外链路来链接，以传输数据。举例来说，并且正如附图举例说明的，该系统用红外辐射向打印机19提供数据传输的IrDA链路。尽管这是输出装置的范例，但类似的技术也可以应用于输入装置的链接。
正如上面指出的，无线电收发机向用20表示的服务器提供无线电频率链路，服务器可以通过有线线路与支持主机数据存储装置21通讯。涉及整个企业运作的数据将保存在支持主机中，并能为按照本发明和上面指出的其他发明的移动客户所取用。
现转向按照本发明共同完成数据处理的电路元件，图5和6举例说明这样的元件的组织形式。
如图5所示，其中为举例说明的目的已略作简化，电路元件将包括中央处理单元(CPU)和相关的输入/输出控制器(IOC)。输入/输出控制器是可编程的微控制器，正如微处理器的设计和制造的技术人员所了解的，它可以是中央处理单元分出来的一部分。在附图中，IOC有时称作外围设备微型控制器或缩写为CPM。所提供的某些元件，诸如存储器控制器、存储器、PCMCIA控制器和相关的板卡(如果有的话)将在操作上耦合到CPU，而且既可以由CPU访问，又可以由IOC访问。提供的其他元件，触摸板控制器、用户输入装置、串行端口和音频接口以及收发机接口，将在操作上耦合到IOC，并通过IOC取得对CPU的访问。
如图6所示，举例说明的移动客户系统10在其核心处具有微处理器(以30表示)形式的中央处理单元(CPU)，后者利用精简指令集计算(RISC)特点。CPU或控制器具有如下元件：液晶显示用的控制器31、已知类型的PC板卡或PCMCIA板卡的外围设备控制器32；指令/数据高速缓存33；存储器和外部总线34的接口；以及实时时钟35。微处理器还具有中断处理器36和输入/输出控制器核心37，后者确定了各种服务的接口。尽管这里公开的是具有这些特性的单处理器芯片，但从现有计算机系统的制造和使用可以知道，这样的计算能力和接口可用性可以用其他装置实现，诸如采用以INTEL X86为基础的处理器在其周围加上适当的支持逻辑或芯片来达到。这样，尽管图6的实施例是作为按照本发明的系统的范例提出的，但是这样一种移动客户系统的核心功能可以通过别的配置达到。类似地，尽管这里是参照手持式移动客户系统进行描述的，但是，这里描述的功能可以用诸如台式或笔记本式系统等比较传统的系统实现。
如图6所示，核心微处理器30是由外围设备支持的。比较重要的，使这个系统工作的电力是由电池40提供的。电池40最好是所谓”灵巧”电池，其中设有电池充电状态和再充电过程的自我监视。这样的电池是已知的，并能向移动客户系统的处理器30提供信号，后者可以用来向用户指示电池的充电状态、充电后已准备好可再用等等。移动客户最好还具有传统的调制解调器41、当通过有线线路连接时使用以及电话连接点42(用RJ11连接器表示)。系统存储器由快速存储器附件卡44；动态随机存储器(DRAM)45；和核心快速存储器46提供。为了增加其他功能，最好设置一对PCMCIA II型插槽，如48和49所示。
为了显示移动客户系统10所完成的数据处理操作结果，正如上面指出的，系统10具有LCD(液晶显示器)15。LCD上面覆有适当的触摸屏50，用作数字化仪，用来识别用户何时输入。在本说明书中，后面还要进一步讨论这一功能。来自触摸屏的输入，像来自电池和温度传感器一样，通过模/数转换器51，到处理器30的输入/输出(I/O)端口。如上所述，处理器30的其他I/O端口提供与下述部分的连接：键盘16；IrDA端口52；音频编码译码器(CODEC)54和相关的喇叭55和麦克风56；以及无线电收发机13用的接口连接器58。
如上所述，显然，这里参照图5和6描述的功能的特定组织是可以随着设计者对准备支持的功能、处理器核心和支持逻辑的选择而改变的。
如上所述，移动客户系统10从电池获得电力。尽管这样的操作对机动性而言是适当的，但也为支持系统10连接到交流电源形式的比较传统的电源上做了准备。在图7中这样的电源用61标示。下面对电源管理关系方面的描述仍用标号61。正如将要明白的，移动客户系统对电力消耗管理对于该系统的可用性是很重要的。
图7举例说明从电源及其消耗看处理器30周围外围设备的组织。电源管理拓扑学是这样的，电力从主电池40流到系统板11中的处理器30，而同时对机座12、装在机座内的任何一种无线电收发机13以及该系统用的PC板卡附件实行电力流向分开和控制。这样区分电力流向对于这里所描述的移动客户系统10是非常重要的。更具体地说，在机座12内设置单独的电池61。机座电池61最好是”灵巧”电池，并且在机座12内有：与此相关的电池控制器62；机座外围设备控制器63以及把流到处理器30和来自处理器30的数据流和无线电收发机13联接的相关电路64。这样，当机座12内的电路在处理器30的控制下(后面还将更充分地说明)，该电源至少在某种程度上是独立于系统板11的。这是一个重要的划分。当系统板与机座结合时，这两个组件内的电路协同工作进行整体管理。当收发机13(若是蜂窝式电话，则具有它自己的电源和电源管理技术)位于机座12内时，收发机13也可以有参与三件式系统电力管理的协调作用。
现更具体地转向系统板11，系统将具有用于电池40的控制器电路66和电源68，电池40向电源68供电使系统板11工作。在本系统中，为单独的微控制器69执行对电源的控制，以便减少对核心处理器30的某些要求。微控制器接收来自处理器30和来自转换器70的输入。处理器30和转换器70由电池71支持，维持最小功能，即，维持实时时钟35。正如后面将要更充分地描述的，实时时钟电池71保证系统板的系统在被呼叫时被唤醒。
现从硬件拓扑学转而讨论移动客户系统10用的电源模式及转变事件，图8是这样的模式的例子。为了以下描述的目的，应该指出，将向移动客户系统的用户提供说明系统活动等级的指示器。一般，这样的指示器或报警器将具有发光二极管(LED)的形式，因为这样的装置容易获得，便宜，并为大部分技术装置用户所熟悉。三件式系统可以装设系统板11指示器、机座12指示器和收发机13指示器。在图8中画出反映系统板11和机座12之间不同活动等级的活动状态之间的区别，并假定所举例说明的系统是系统板和机座结合在一起的三件式系统。
考虑到这一背景，系统的完全活动状态是系统板11和机座12都完全被激活，正如相应的LED和后照光LCD 15发亮所表明的。这一状态用75标示。完全相反的状态是所有部件都关断电源的状态(就象所有电池都取出来)，用76标示，结果所有LED和后照光LCD都不亮。从完全活动状态，用户可以通过操作为关掉机座12而设的开关，或者切断必要的连接，使机座与系统板或机座与无线电收发机分开，来选择关掉机座12。在这样的事件中，系统板的LED和LCD仍旧发亮(因为系统板仍在活动)，而机座的LED则熄灭了(用78标示)。移动客户可以利用储存在存储器中的数据进行数据处理，而与支持服务器20和数据存储器21(间断地或临时地)断开。在移动客户系统上执行的软件确定这种情况时，系统可以进入一种称作暂停的状态。在用79标示的暂停状态下，系统板的LED和LCD及机座的LED都熄灭了。若要使用无线电收发机，而同时三件式系统其余的部件都处于暂停状态时，则系统可以进入用80标示的状态，在此状态下，机座的LED亮着，而收发机在工作。类似地，在移动客户系统上执行的软件确定这种情况时，系统可以进入用81标示的备用状态。在备用状态下，系统板的LCD熄灭了，以节省电力，而同时系统板的LED仍旧亮着，指明系统可以立即”被唤醒”。机座可以关断电源(LED熄灭，用82标示的状态)，或者仍旧活动。设置一种时钟功能，系统处于备用状态又经过预定的一段时间之后，它使系统过渡到暂停方式。
用户用开/停开关，可使系统在关断状态76和活动状态78或75之间转换。用户用开/停开关，或拆去电池可使系统从暂停状态或备用状态过渡到关断状态76。响应来自用户的暂停/继续输入、来自与机座连接的无线电收发机进来的呼叫指示、一段时间间隔结束、或来自灵巧电池控制器的电池低充电指示，系统都可以从暂停状态79或80过渡到活动状态78或75。响应诸如用户通过用户输入装置或触摸屏进行输入等用户事件，系统可以从备用状态过渡到活动状态78或75。
图9给出电源方式和过渡事件的另一个视图。在这里，系统状态表示为通电状态75；空等状态83；备用状态82；暂停状态80和断电状态76。在通电状态75下，系统LED和LCD都亮，处理器30在正常的高功能方式下工作，应用程序在活动，而其他外围设备像要求那样被电源管理。在非活动状态下经过一段时间，将使系统进入空等状态83，在此状态下，处理器执行的应用程序已经结束，处理器进入电源管理的”高瞌睡”方式，LCD亮着，用户输入装置进入它自己的空等状态，而其他外围设备像要求那样被电源管理。任何用户事件，包括在键盘上按键都会使系统回到通电状态。若一段时间过去使系统进入备用状态82，则应用程序进入静止状态，处理器30进入电源管理的”低瞌睡”状态，LCD熄灭，而其他外围设备像要求那样被电源管理。若一段时间过去使系统进入暂停状态80，则应用程序进入静止状态，并巡回检查以便继续，处理器进入电源管理的”休眠”状态，LCD熄灭，而其他外围设备都关断。这样，就时间间隔结束而转入完全活动状态而言，系统从空等状态83返回最快，从备用状态82返回较快，从暂停状态80返回较快，从断电状态76返回最慢。
现在简要地讨论一下为本发明的移动客户系统设想的数据显示和通讯是有益的。现较具体地转向图10，这里示出了在系统10上执行的应用程序显示屏幕的一个例子。系统10最好执行类似于超级正文传输协议(HTTP)或超级正文标注语言(HTML)文件用的浏览程序的应用程序。HTTP和HTML已广泛应用于被称为Internet或World WideWeb一类环境中。这些技术用在这里可使移动客户系统的操作变得容易，因为它在客户端以最少的资源，而通过支持服务器和主机数据储存可获得资源的最充分利用。
更具体地说，客户系统的处理器30执行操作系统程序，或储存在系统快速存储器46中的浏览程序。执行这些程序时，该系统通过收发机13所提供的无线电链路和接口58，或用电线连接时通过调制解调器41与支持服务器交换数据。这样交换的数据可以储存在系统DRAM存储器45中由操作系统或浏览程序处理。浏览程序与从支持服务器获得的数据结合，将显示在LCD 15的屏幕上，后者看上去可以是，例如，图10所示那样。这里所示的屏幕在显示区的上边界有横框90，在显示区有表格，其中有定义好的数据字段，诸如识别的数字或名字。在举例说明的特定表格中，这些字段包括中心号、医院号、生日、指定病人的入院日期等等。邻近标题框90有用91标示的动物图象，这里举例说明的是一只袋鼠。按照本发明的某些执行过程，该图用来指示系统正在从一种数据访问”跳跃”到另一种数据，而用户应该等待”跳跃”的完成。在紧靠标题框90的下面，还设有”按钮”的功能指示，诸如返回主(或初始)屏幕、后退一个屏幕、通过无线电链路交换数据、电池充电状态和在已呈现的屏幕上导航。某些字段，诸如ICU入院日期和级别字段可以由用户注释，并用在这些字段旁边放的一个”笔记本”图标来指示。笔记本可以关闭(像靠近入院日期字段处)，暗示目前它没有任何注释，或者打开(像靠近级别字段处)，暗示目前它含有注释。
因为移动客户系统10具有叠加在LCD上面的触摸屏50，数据可以用压在触摸屏的字段上的铁笔、指针或手指，或者用任选的用户输入装置输入系统。这样，参照图10，若用户想输入识别特定病人性别的信息，则用户可以用铁笔、指针或手指触及”男”或”女”按钮来输入数据。类似地，若用户想输入注释，则用户可以触及笔记本图标定义的字段，在打开和关闭状态之间改变图标，以此打开字段来输入适当的数字或字符数据。
应用程序的其他或进一步的功能以及屏幕显示，在后面的讨论中或上述有关应用程序中将变得更加清楚。
按照本发明，移动客户系统设有任选用户输入外围设备，后者与系统微处理器30接口，而同时提供某些有利的特性。这些特性包括极低的电力消耗，在0.01瓦的数量级，与此相比膝上或笔记本式计算机系统典型的需求是0.7瓦。这是通过用户输入装置的逻辑和输入装置微处理器执行的程序码来实现的，所述逻辑和程序码允许该装置的微处理器在空等期间进入电力消耗非常低的状态，包括两次按键之间或数据输入之间的空等期间。设置一种用嵌入的微处理器实现的非常简单的电接口，它避免任何为系统重装操作系统软件的必要性，而适当地连接到移动客户系统或与之断开。用户输入装置是自我识别的，这样就可以允许多个(或用户)键盘或其他容易开发的输入装置来支持各种语言和特定的用户/工业要求。
正如其中示出CPU、IOC和输入装置的软件和某些硬件要素的图11所举例说明的，本发明提供一种用户输入装置16，后者可包括定义众所周知的”IBM PC”键盘的子集的键。本发明还允许采用用户输入装置，后者可包括定义众所周知的”IBM PC”键盘的超集的键。IBMPC键盘在Gary J.Konzak所著”PC键盘设计”(第二版，1993；Annabook，San Diego，CA)和”IBM个人系统PS/2硬件接口技术参考书--AT总线系统”(第一版，IBM，Armonk，NY)书中有所描述，感兴趣的读者可以参考这两本书。本发明的用户输入装置采用嵌入式微控制器，后者执行这里描述的某些软件。这样的微控制器在执行软件的同时，支持多种类型的装置和键盘/小键盘，包括本国语言和特殊目的的工业专用键盘。便携式键盘，包括这样定义的键盘，设计成完全的”IBMPC”类型键盘的子集或超集。标准用户输入装置软件将支持全套”IBMPC”键码，在输入装置的许多情况下是它的某个子集。在举例说明的形式中，该输入装置是用用户电缆通过标示为SPI的串行端口接口连接到可编程微处理器(IOC)核心，在图6中标示为CPM 37，系统处理器30的一部分。串行总线接口用来连接用户输入装置和系统处理器。任何串行接口至少提供时钟和数据信号可以使用，包括半双工串行接口，诸如串行外围设备接口(SPI)、间集成电路(I2C)或其他类似接口。输入装置将扫描它自己，并向系统处理器提供矩阵位置扫描码。
在举例说明的形式中，连接用户输入装置微控制器和系统微处理器的信号线包括SPICLK，从用户输入装置提供给系统微处理器的SPI时钟信号。这种时钟信号用来使数据移位移入或移出系统处理器和用户输入装置，并且是只在数据有效时激活的选通时钟。SPISEL信号是从用户输入装置提供给系统微处理器的，并且必须在系统处理器识别SPICLK之前激活。SPIMOSI或SPI主出从入信号，因为输入装置是主设备，起输入装置DATAOUT线的作用。类似地，SPIMISO或SPI主入从出信号，起输入装置DATAIN线的作用。UI_COMMAND信号是一个通用输入/输出(GPIO)信号，是从系统处理器送来的信号，用来将从系统处理器到输入装置的通讯初始化。UI_DETECT信号是系统处理器上指示输入装置插入或拔除的中断信号。
按照本发明并正如所指出的，在输入装置16内的输入装置控制器起”主设备”的作用，而系统处理器30起”从设备”的作用。用户输入装置扫描码和命令缓冲区(分别用90和91标示)插入在系统处理器30核心和该处理器IOC部分之间，用来在IOC中的码执行和输入装置设备驱动器码之间交换数据流。设备驱动器是数据协议，把矩阵扫描码映射到IBM PC扫描码。这只是一种翻译操作，而不是一种真正的通讯协议(亦即，不要求成帧等)。
输入装置通过控制时钟、数据和芯片选择线路(亦即，当输入装置穿过串行接口发送数据时，如当按键时)使串行接口所有的活动初始化。设想输入装置将允许每秒15数据字节的突发输入速率。
当系统处理器30需要把输入到输入装置16的命令初始化时，它必须通过用92标示的通道激活向键盘和其他装置发出的UI_COMMAND信号。输入装置控制器检测输入活动，完成必要的操作，以激活选择、数据和时钟线路以便从系统处理器读。在举例说明的形式中，输入装置控制器通过SPI中断处理程序把向系统处理器发送的SPI命令初始化，以激活选择、数据和时钟线路。系统处理器初始化通讯的例子包括检测输入装置ID和各种诊断命令。
设置在输入装置微控制器编码中的“键盘简化器”为所述主处理器把来自键盘输入装置的多重通/断扫描码压缩到单键按下事件。这包括处理重发(重复)键用的多”键通”扫描码和多键按下(例如，换挡键)。
输入装置程序码要求的功能的例子包含几个方案。为了从系统处理器向输入装置发送命令，无需专门的系统支持。系统处理器将激活向输入装置输送的UI_COMMAND信号，并利用串行接口以透明方式向输入装置发送命令，并从串行接口接收响应。为了检测输入装置的插入/拔除，无需专门的支持。系统处理器将处理这种中断，并使串行接口启动和失效。单独的数据出和数据入线路使软件对输入装置和移动客户系统两者的控制实现起来容易得多。被发送的矩阵码除了扫描码以外增加了额外的灵活性，诸如允许支持非标准专用键。
标准输入装置(PS/2)设备驱动程序软件可以用在移动客户系统的微处理器上。
在附图以及说明书中，已经描述了本发明的最佳实施例，尽管使用了专门术语，但是，这样给出的描述使用一般的术语，这只是描述性的，而不是用于限制的目的。
Claims (20)
1.一种移动客户计算机，其特征在于包括：
其大小能由用户的手握持和处理的外壳；
安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；
安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；
安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；
与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；以及
安装在所述外壳内并与所述中央处理单元及所述存储器耦合，用来显示所述中央处理单元所处理的数字数据所产生的信息的显示器；
所述串行端口和所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)若用户输入装置连接到所述串行端口，则检测产生数字数据的用户输入装置的存在；(2)把检测到的用户输入装置建立为控制所述中央处理单元工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自检测到的用户输入装置的数字数据。
2.权利要求1的移动客户计算机系统，其特征在于：所述串行端口、所述输入/输出控制器和所述中央处理单元合作查询检测到的用户输入装置的标志。
3.权利要求1的移动客户计算机系统，其特征在于：所述串行端口、所述输入/输出控制器和所述中央处理单元合作把检测到的用户输入装置产生的矩阵位置码翻译成扫描码。
4.权利要求1的移动客户计算机系统，其特征在于还包括存储在所述存储器中的设备驱动程序码，并在所述中央处理单元上执行，以便为所述计算机系统产生输入信号，而且所述设备驱动程序码还响应由传统的个人计算机键盘设计所确定的扫描码信号。
5.一种移动客户计算机，其特征在于包括：
其大小能由用户的手握持和处理的外壳；
安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；
安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；
安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；
与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；
与所述串行端口耦合并通过所述串行端口把识别数字信号的输入信号传输给计算机系统的用户输入装置；以及
安装在所述外壳内并与所述中央处理单元及所述存储器耦合，用来显示所述中央处理单元所处理的数字数据所产生的信息的显示器；
所述用户输入装置、所述串行端口、所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)检测所述用户输入装置的标志；(2)把所述用户输入装置建立为控制所述中央处理单元的工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自所述用户输入装置的数字数据。
6.权利要求5的移动客户计算机系统，其特征在于：所述用户输入装置、所述串行端口、所述输入/输出控制器和所述中央处理单元合作把所述用户输入装置产生的矩阵位置码翻译成扫描码。
7.权利要求5的移动客户计算机系统，其特征在于还包括设备驱动程序码，后者储存在所述存储器中并在所述中央处理单元上执行，以便为所述计算机系统产生输入信号，而且所述设备驱动程序码还响应由传统的个人计算机键盘设计所确定的扫描码信号。
8.权利要求5的移动客户计算机系统，其特征在于：所述用户输入装置是键盘。
9.权利要求5的移动客户计算机系统，其特征在于：所述用户输入装置是扫描器。
10.权利要求5的移动客户计算机系统，其特征在于：所述计算机系统还包括在操作上把所述输入/输出控制器和所述用户输入装置连接起来的时钟、数据和选择信号传输线，而所述输入/输出控制器包括微控制器，在操作上与所述微控制器耦合的存储器，以及控制程序，后者储存在可被所述微控制器访问的所述存储器中，并在所述微控制器上执行，以控制所述时钟、数据和选择信号线传输。
11.一种计算机系统，其特征在于包括：
外壳；
安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；
安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；
安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；以及
与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；
所述串行端口、所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)若用户输入装置连接到所述串行端口，则检测产生数字数据的用户输入装置的存在；(2)把检测到的用户输入装置建立为控制所述中央处理单元的工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自检测到的用户输入装置的数字数据。
12.权利要求11的计算机系统，其特征在于：所述串行端口、所述输入/输出控制器和所述中央处理单元合作查询检测到的用户输入装置的标志。
13.权利要求11的移动客户计算机系统，其特征在于：所述串行端口、所述输入/输出控制器和所述中央处理单元合作把检测到的用户输入装置产生的矩阵位置码翻译成扫描码。
14.权利要求11的移动客户计算机系统，其特征在于还包括设备驱动程序码，后者储存在所述存储器中，并在所述中央处理单元上执行，以便为所述计算机系统产生输入信号，而且所述设备驱动程序码还响应由传统的个人计算机键盘设计所确定的扫描码信号。
15.一种计算机系统，其特征在于包括：
外壳；
安装在所述外壳内并存储数字数据的存储器；
安装在所述外壳内并与所述存储器耦合的中央处理单元；
安装在所述外壳内并与所述中央处理单元耦合的输入/输出控制器；
与所述输入/输出控制器耦合并定义通用串行接口的串行端口；以及
与所述串行端口耦合并通过所述串行端口把识别数字信号的输入信号传输给该计算机系统的用户输入装置；
所述用户输入装置、所述串行端口、所述输入/输出控制器与所述中央处理单元在以下几方面合作：(1)检测所述用户输入装置的标志；(2)把所述用户输入装置建立为控制所述中央处理单元工作的主设备以及(3)在所述输入/输出控制器中翻译通过所述串行端口接收的来自所述用户输入装置的数字数据。
16.权利要求15的计算机系统，其特征在于：所述用户输入装置、所述串行端口、所述输入/输出控制器和所述中央处理单元合作把所述用户输入装置产生的矩阵位置码翻译成扫描码。
17.权利要求15的计算机系统，其特征在于还包括设备驱动程序码，后者储存在所述存储器中，并在所述中央处理单元上执行，以便为所述计算机系统产生输入信号，而且所述设备驱动程序码还响应由传统的个人计算机键盘设计所确定的扫描码信号。
18.权利要求15的计算机系统，其特征在于：所述用户输入装置是键盘。
19.权利要求15的计算机系统，其特征在于：所述用户输入装置是扫描器。
20.权利要求15的计算机系统，其特征在于：所述计算机系统还包括在操作上把所述输入/输出控制器与所述用户输入装置连接起来的时钟、数据和选择信号传输线，而所述输入/输出控制器包括微控制器，在操作上与所述微控制器耦合的存储器，以及控制程序，后者存储在可被所述微控制器访问的所述存储器中，并在所述微控制器上执行，以控制所述时钟、数据和选择信号传输线。
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