Zařízení lidského rozhraní - Human interface device

Zařízení s lidským rozhraním nebo HID je typ počítačového zařízení obvykle používaného lidmi, které odebírá vstupy od lidí a dává lidem výstup .

Termín „HID“ se nejčastěji vztahuje ke specifikaci USB-HID . Termín vytvořil Mike Van Flandern ze společnosti Microsoft, když navrhl, aby výbor USB vytvořil pracovní skupinu třídy Human Input Device. Pracovní skupina byla přejmenována na třídu zařízení pro lidské rozhraní na návrh Toma Schmidta z DEC, protože navrhovaný standard podporoval obousměrnou komunikaci.

HID pro výstup

Běžné HID

Méně časté HID

HID standard

Standard HID byl přijat především za účelem umožnění inovací ve vstupních zařízeních PC a zjednodušení procesu instalace takových zařízení. Před zavedením konceptu HID zařízení obvykle vyhovovala přísně definovaným protokolům pro myš , klávesnice a joysticky ; například standardní protokol myši v té době podporoval relativní data osy X a Y a binární vstup až pro dvě tlačítka, bez podpory starších verzí. Všechny hardwarové inovace vyžadovaly buď přetížení používání dat ve stávajícím protokolu, nebo vytvoření vlastních ovladačů zařízení a evangelizaci nového protokolu pro vývojáře. Naproti tomu všechna zařízení definovaná HID dodávají balíčky s vlastním popisem, které mohou obsahovat libovolný počet datových typů a formátů. Jediný ovladač HID v počítači analyzuje data a umožňuje dynamické přidružení datových I/O k funkcím aplikace, což umožnilo rychlou inovaci a vývoj a plodnou diverzifikaci nových zařízení s rozhraním člověka.

Pracovní výbor se zástupci několika významných společností vyvinul standard HID. Seznam účastníků se objeví v dokumentu „Definice třídy zařízení pro zařízení s rozhraním HID (Human Interface Devices). Koncept samopopisného rozšiřitelného protokolu původně přišel od Mikea Van Flanderna a Manolita Adana při práci na projektu s názvem „Raptor“ ve společnosti Microsoft a nezávisle na Stevu McGowanovi, který pracoval na protokolu zařízení pro Access Bus ve Forte . Po srovnání poznámek na konferenci Consumer Game Developer Conference se Steve a Mike dohodli na spolupráci na novém standardu pro vznikající Universal Serial Bus (USB).

Protokol HID má svá omezení, ale všechny moderní běžné operační systémy rozpoznají standardní zařízení USB HID, jako jsou klávesnice a myši, aniž by potřebovali specializovaný ovladač. Po instalaci se na obrazovce obvykle zobrazí zpráva „Bylo rozpoznáno„ zařízení kompatibilní s HID “. Ve srovnání s tím se tato zpráva obvykle neobjevuje u zařízení připojených přes 6pinové konektory PS/2 DIN, které předcházely USB. PS/2 obvykle nepodporuje plug-and-play , což znamená, že připojení klávesnice nebo myši PS/2 k zapnutému počítači nefunguje vždy a může představovat riziko pro základní desku počítače. Stejně tak standard PS/2 nepodporuje protokol HID. Třída zařízení USB pro lidské rozhraní popisuje USB HID.

Součásti protokolu HID

V protokolu HID existují 2 entity: „hostitel“ a „zařízení“. Zařízení je entita, která přímo interaguje s člověkem, například klávesnice nebo myš. Hostitel komunikuje se zařízením a přijímá vstupní data ze zařízení o akcích prováděných člověkem. Výstupní data proudí z hostitele do zařízení a poté do člověka. Nejběžnějším příkladem hostitele je počítač, ale hostiteli mohou být také některé mobilní telefony a PDA .

Díky protokolu HID je implementace zařízení velmi jednoduchá. Zařízení definují své datové pakety a poté hostiteli předloží „HID deskriptor“. HID deskriptor je pevně kódované pole bajtů, které popisuje datové pakety zařízení. To zahrnuje: kolik paketů zařízení podporuje, velikost paketů a účel každého bajtu a bitu v paketu. Například klávesnice s tlačítkem programu kalkulačky může hostiteli sdělit, že stav stisknutí/uvolnění tlačítka je uložen jako 2. bit v 6. bajtu v datovém paketu číslo 4 (poznámka: tato umístění jsou pouze ilustrativní a jsou specifická pro zařízení) . Zařízení obvykle ukládá popisovač HID do paměti ROM a nepotřebuje vnitřně rozumět ani analyzovat popisovač HID. Některý hardware myši a klávesnice na dnešním trhu je implementován pomocí pouze 8bitového CPU .

Očekává se, že hostitel bude složitější entitou než zařízení. Hostitel musí načíst deskriptor HID ze zařízení a analyzovat jej, než bude moci plně komunikovat se zařízením. Analýza deskriptoru HID může být komplikovaná. Je známo, že více operačních systémů dodalo chyby v ovladačích zařízení zodpovědných za analýzu HID deskriptorů roky poté, co byly ovladače zařízení původně vydány veřejnosti. Tato složitost je však důvodem, proč je možná rychlá inovace s HID zařízeními.

Výše uvedený mechanismus popisuje takzvaný „protokol protokolu“ HID. Protože bylo zřejmé, že ne všichni hostitelé budou schopni analyzovat deskriptory HID, definuje HID také „spouštěcí protokol“. V zaváděcím protokolu jsou podporována pouze konkrétní zařízení se specifickými funkcemi, protože se používají pevné formáty datových paketů. V tomto režimu se deskriptor HID nepoužívá, takže inovace jsou omezené. Výhodou však je, že minimální funkčnost je stále možná na hostitelích, kteří by jinak nemohli podporovat HID. Jedinými zařízeními podporovanými v zaváděcím protokolu jsou

  • Klávesnice - Kterýkoli z prvních 256 klíčových kódů („Použití“) definovaných v tabulkách použití HID, Usage Page 7 lze nahlásit pomocí klávesnice pomocí spouštěcího protokolu, ale většina systémů zpracovává pouze podmnožinu těchto klíčů. Většina systémů podporuje všech 104 kláves v rozvržení IBM AT-101 , plus tři další klávesy určené pro Microsoft Windows 95 (levé a pravé tlačítko Windows a tlačítko Menu ). Mnoho systémů také podporuje další klíče na základních západoevropských rozloženích 105, korejských 106, brazilských ABNT 107 a japonských DOS/V 109. Tlačítka, knoflíky a klíče, které nejsou hlášeny na stránce Použití, nejsou k dispozici. Například klávesy QWERTY konkrétní americké klávesnice budou fungovat, ale klávesy Kalkulačka a Odhlášení nebudou, protože jsou definovány na stránce použití a nelze je nahlásit v zaváděcím protokolu.
  • Myš-K dispozici budou pouze osa X, osa Y a první 3 tlačítka. Jakékoli další funkce na myši nebudou fungovat.

Jedním z běžných použití spouštěcího režimu je během prvních okamžiků spouštěcí sekvence počítače. Přímá konfigurace systému BIOS počítače se často provádí pouze v režimu spouštění. Někdy se zobrazí zpráva informující uživatele, že zařízení nainstalovalo správný ovladač a je nyní použitelné.

HID definice zařízení

Podle specifikace HID je zařízení v režimu sestavy popsáno jako sada ovládacích prvků nebo skupina ovládacích prvků. Ovládacím prvkům odpovídá pole obsahující data a další obsahuje značku použití. Každá značka použití je popsána ve specifikaci, protože konstruktér navrhl použití dat popsaných v režimu sestavy.

Další protokoly využívající HID

Od původní definice HID přes USB se HID nyní používá také v jiných počítačových komunikačních sběrnicích . To umožňuje použití zařízení HID, která se tradičně nacházela pouze na USB, také na alternativních sběrnicích. To se provádí, protože stávající podporu pro zařízení USB HID lze typicky přizpůsobit mnohem rychleji, než je nutné vymýšlet zcela nový protokol na podporu myši, touchpadu, klávesnice a podobně. Známé autobusy, které používají HID, jsou:

  • Bluetooth HID - Používá se pro myši a klávesnice připojené přes Bluetooth
  • Sériový HID - Používá se v přijímačích dálkového ovládání PC Windows Media Center pro PC.
  • ZigBee vstupní zařízení - ZigBee ( RF4CE ) podpěry HID zařízení přes profil vstupního zařízení ZigBee.
  • HID přes I²C - Používá se pro integrovaná zařízení v systému Microsoft Windows 8
  • HOGP (HID over GATT) - Používá se pro zařízení HID připojená pomocí technologie Bluetooth s nízkou spotřebou energie

Viz také

Reference

externí odkazy