El teclado es el dispositivo de entrada básico del ordenador, que nos permite introducir texto para comunicarnos con las distintas aplicaciones. Está formado por un conjunto de teclas distribuidas estratégicamente sobre puntos de conexiones de circuitos impresos, de tal forma que cada vez que pulsamos o liberamos una tecla, se cierra o abre una conexión, modificándose las corrientes que circulan por dichos circuitos. Estas modificaciones nos van a permitir identificar la tecla pulsada o liberada, para así poder transmitir esta información al ordenador.
Funcionamiento del teclado
El mecanismo de funcionamiento del teclado es muy sencillo. Justo debajo del conjunto de teclas, tenemos tres láminas de goma, la superior e inferior tiene circuitos impresos con sus puntos de contacto, la lámina de en medio únicamente tiene unos orificios que se encuentran justo entre los puntos de contacto de las láminas superior e inferior.
Cuando pulsamos una tecla, conectamos los puntos debajo de ella de las láminas superior e inferior, como la lámina de en medio tiene unos orificios entre estos puntos de contacto, al ejercer presión con la tecla, ambos puntos se tocan y se cierra el circuito. Cuando liberamos la tecla, se deja de ejercer presión, y la lámina de en medio es suficiente para que los dos puntos de contacto se separen.
En la siguiente foto se muestran estas láminas y los circuitos impresos con sus puntos de conexión:
Lógicamente, la tecla debe tener algún mecanismo que la devuelva a su posición de reposo cuando dejamos de pulsarla, normalmente una membrana elástica o un muelle.
El mecanismo descrito es el de las teclas de contacto, una de las más habituales, aunque también podemos encontrar otros tipos de teclas, como las capacitivas o las de cúpula de goma. He escogido las teclas de contacto porque creo que es el mecanismo más didáctico para entender cómo se registran las pulsaciones y liberaciones de las teclas.
Códigos de rastreo
Ya he descrito como se detecta cuando se pulsa o libera una tecla, pero… ¿Cómo se transmite esta información a la CPU? El teclado, como otros muchos dispositivos, cuenta con un microprocesador, un circuito integrado, que gestiona las comunicaciones con la CPU.
La secuencia de pasos que tienen lugar sería:
- Lo primero de todo, el usuario tiene que pulsar una tecla. Se cierra entonces el circuito impreso asociado a la tecla.
- El microprocesador del teclado detecta la pulsación. Este está continuamente revisando los cambios de corriente en los circuitos impresos del teclado, realizando cientos de barridos por segundo, por lo que puede fácilmente diferenciar una pulsación real de una fluctuación instantánea de corriente.
- Dependiendo del circuito impreso cuya corriente se halla modificado, se sabe que tecla se ha pulsado. Se genera entonces un código de rastreo, un número que identifica la tecla y la acción. Tenemos dos códigos por tecla, una para registrar la pulsación y otro para la liberación.
- El teclado dispone de una pequeña memoria, un buffer, donde el microprocesador guarda estos códigos de rastreo según se van produciendo.
- El microprocesador del teclado genera una interrupción, una señal que se envía a la CPU para indicarle que hay un código de rastreo esperando ser atendido. La interrupción no es más que una demanda de atención a la CPU, para que preste atención a un determinado dispositivo, en este caso el teclado.
- La CPU atiende la interrupción y, empleando el controlador del teclado que está en la BIOS, recupera el código de rastreo del buffer del teclado y lo borra de esta.
- Cuando la tecla pulsada es una de las teclas de conmutación o cambio, como puede ser por ejemplo la tecla de mayúsculas (Caps Lock), el controlador del teclado guarda esos códigos de rastreo y los emplea conjuntamente con los otros que vayan llegando.
- El controlador del teclado traduce los códigos de rastreo o la combinación de estos, a su correspondiente código ASCII, que es el que maneja el ordenador, y lo coloca en un buffer de memoria de la BIOS, de donde será recuperado por la CPU.
Conectores con el ordenador
La conexión del teclado con el ordenador ha sido siempre una conexión serie, propiciado por el hecho de que el teclado tiene una tasa de transferencia de datos muy bajo comparada con otros dispositivos.
Los primeros conectores que aparecieron fueron los DIN, indicados para placas base de factor AT. Luego aparecieron los conectores PS/2, también llamados MiniDin, adecuados para placas base de factor ATX.
Ambos conectores están en desuso, hoy en día, la práctica totalidad de los teclados utilizan un conector USB o son teclados Wireless, sin cables.
NOTA:
Este post es parte de la colección “Arquitectura de Ordenadores”. Puedes ver el índice de esta colección aquí.