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《致敬经典——再造APPLE II计算机》(键盘篇)

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发表于 2020-8-16 12:56:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
(一) 编码键盘与非编码键盘介绍

编码键盘是当某个键被按下时,键盘向主机发出该键ASC II码((American Standard Code for Information Interchange): 美国信息交换标准代码)和选通信号,这种方式的键盘的好处是键盘是一个独立的设备,只要键盘和主机都按ASC II标准设计,不同的键盘和主机也可以互联使用,主机软件开销小。APPLE II采用的是这种方式的键盘。
非编码的键盘是当某个键被按下时,键盘只向主机发出该键的位置编码(扫描码),具体这个键是什么键以及实现什么功能,完全由主机定义和解释,这种方式的好处是比较灵活,可以由主机的软件定义键盘的行为,缺点是主机软件开销大些,PC电脑采用的是这种方式的键盘。

(二)APPLE II键盘的硬件结构

Apple-II-keyboard.jpg
APPLE II键盘采用硬件编码方式,使用一块KB3600专用编码电路和一块EPROM编码存储器,用8位并行方式与主机通信,KB3600这块集成电路供电很特殊,需要两种电压-12V和+5V,再加上8根数据线和选通信号线,键盘与主机的连接线达十几根,APPLE II不得不用20线扁平电缆与键盘连接,这可能是APPLE II电脑的主机和键盘设计成一体的一个原因。现在由于单片机的普遍应用,硬编码方式已经很少使用,是时候给APPLE II设计一款新键盘了。

(三)再造键盘方案之一:重新设计

键盘正面和控制板.jpg
重新设计的键盘采用了一块74LS138译码电路和一块AT89C2051单片机,8X8键盘矩阵拆自一个报废的PC机械键盘,共有64个键位,这样除了APPLE II原来键盘的键以外,多出的几个键分别定义为一些常用命令,如HOME,TEXT,LIST,RUN,SAVE,LOAD。单片机程序的基本设计思想是,通过定时器中断,大约10mS左右扫描一次键盘,检测出被按下的键,再通过查表的方式得到该键的ASCII码,发送给APPLE II主机,然后发出选通信号STROBE,RESET信号的处理类似。
比原设计有所改进的是我用串行方式向主机发送数据,这样与主机的通信只要6根连线,可以把键盘设计成与主机分体,方便使用。为了实现串行通信,我在设计主板时增加了一片 74LS164串行转并行芯片,把接收到的串行数据转成8位并行数据后输入到键盘接口,主机的EPROM不需任何修改。
键盘反面.jpg

硬件图纸和程序
apple ii keyboard-1.pdf (19.6 KB, 下载次数: 94)
apple ii keyboard-2.pdf (30.63 KB, 下载次数: 89)
Apple ii key-C.pdf (88.37 KB, 下载次数: 84)

(四)再造键盘方案之二:PS/2键盘转换板

另一个相对简单的方式是利用广泛使用的PS/2键盘,通过一块小的转换板连接APPLE II主机,转换板使用STC81K08S2单片机(其实还可以使用规模更小的型号),软件的基本设计思想是,接收到PS/2键盘的扫描码之后,通过查表转换成ASCII码,串行发送到APPLE II主机, PS/2的键位很多,可以定义很多命令键。也可以不都定义,用不到的随他去吧。

PS2键盘转换板.jpg
硬件图纸和程序
PS2.pdf (15.48 KB, 下载次数: 88)
PS2_MAIN.pdf (41.47 KB, 下载次数: 86)
PS2_BASE_TAB.pdf (29.04 KB, 下载次数: 89)
PS2_PROCESS.pdf (49.09 KB, 下载次数: 97)







     
发表于 2020-8-16 18:07:59 | 显示全部楼层
好资料!
谢谢分享!
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发表于 2020-8-16 20:57:36 | 显示全部楼层
我们以前本土制造的 APPLE ][ 键盘弹跳问题严重, 按一个键会出现数十个字母, 所以就丛洋垃圾中找到 Burrough 牌的机械键盘, 使用 2708 (三组电源) 或者 2716 (单电源) 的 EPROM 转码, 把原来键盘送出来的 DATA 当成位址线编码, 再从 EPROM 中对应出适合 APPLE ][ 的 ASCII 码, 让 APPLE ][ 也能使用外国银行淘汰的高级键盘.

荧幕上面的字库当年在洋垃圾中找到一片 TOSHIBA 不晓得啥系统显示卡上面的 2716, 插到 APPLE ][ 上也能正常显示但是字体不同, 当年也得到相当的满足, 开机屏幕上显示的 APPLE ][ 几个字也改成了中文字.

有一段时间还使用三寸的小电视机当成显示屏, 那都已经是 1981 年左右的陈年往事了.
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 楼主| 发表于 2020-8-16 21:29:38 | 显示全部楼层
bv6fo 发表于 2020-8-16 20:57
我们以前本土制造的 APPLE ][ 键盘弹跳问题严重, 按一个键会出现数十个字母, 所以就丛洋垃圾中找到 Burroug ...

键盘弹跳问题严重,那是送出的选通脉冲信号不良,有抖动或毛刺。
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发表于 2020-8-16 21:34:19 | 显示全部楼层
1981 年左右的产品, 当年的电子工业还处于摸索阶段, 键盘触点的材料还没有成熟.
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发表于 2020-8-19 11:41:14 | 显示全部楼层

外观

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内部

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自制重编码板

自制重编码板

原厂键盘芯片

原厂键盘芯片


从百宝箱中找出多年未见的老伙伴.

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 楼主| 发表于 2020-8-19 16:58:46 | 显示全部楼层
bv6fo 发表于 2020-8-19 11:41
从百宝箱中找出多年未见的老伙伴.

这个是什么机器用的?
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发表于 2020-8-20 04:30:44 来自手机 | 显示全部楼层
oldwood_hmgh 发表于 2020-8-16 21:29
键盘弹跳问题严重,那是送出的选通脉冲信号不良,有抖动或毛刺。

说的很对,苹果二是并口键盘,和标准PC串行键盘不同。最直观的感觉就是玩那个四面打怪物的游戏,四方向走与四方向开炮。苹果键盘一拍空格键,直接可以停住;PC机上会滑行一段距离,结果会被打死了。当年和一个伙伴,打这游戏在我们系里是无敌的,一次可以得几十万分,好几十条命。那游戏是没办法存盘的,下次要重新开始。绿显上的低分辨率游戏,有点怀念。那游戏对敲键盘有帮助,双手基本键位操作,打字稍加训练就可以盲打了。苹果键盘另一个特点,结构尺寸贴近当年的机械打字机,各行键不在一个平面上,习惯了也挺好。

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发表于 2020-8-20 07:58:29 | 显示全部楼层
oldwood_hmgh 发表于 2020-8-19 16:58
这个是什么机器用的?

1981 年左右用洋垃圾改造给 APPLE ][ 用的键盘.

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发表于 2020-11-23 22:48:56 | 显示全部楼层
都是高手,没想到矿坛也有玩老计算机的。
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发表于 2020-11-26 19:15:34 | 显示全部楼层
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发表于 2021-1-28 01:25:47 | 显示全部楼层
想起了 中华学习机
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 楼主| 发表于 2021-1-28 09:44:28 | 显示全部楼层
george 发表于 2021-1-28 01:25
想起了 中华学习机

中华学习机,生不逢时,被铺天盖地的PC拍死在沙滩上了,但那是国内消化APPLE II技术的一次成功尝试。
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发表于 2022-1-19 17:43:15 来自手机 | 显示全部楼层
解决了复刻机配不上键盘的痛点,太方便了。

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 楼主| 发表于 2022-5-21 19:43:54 | 显示全部楼层
顶起来,朋友看.
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