FARE (MOUSE)

1.GİRİŞ

Fare (mouse), klavyeden sonra bilgisayarda kullanılan en yaygın girdi aygıtıdır ve klavyeye nazaran daha basittir. Grafik arabirimi kullanılmaya başlandığından beri fare desteği programlar içine yerleştirilmeye başlanmıştır.

Bilgisayar programlarının çoğu, özellikle Windows işletim sistemi altında çalışan programlar fareye gereksinim duymaktadırlar ve farelerin yaygınlaşmasıda Windows 95 işletim sistemi ile birlikte başlamıştır.

Şekil 1.1: Fare (Mouse)

2. FARE ÇEŞİTLERİ

Bağlantı çeşitleri ve çalışma sistemine görene iki biçimde ele alırsak;

2.1. Bağlantı Çeşitlerine Göre Fareler

Seri soketli fareler , PS/2 soketli fareler ve  USB Soketli fareler olmak üzere üç türlüdür.

 

Şekil 2.1: Seri ve PS/2 Soketler

Günümüzde PS/2 bağlantılı fareler çoğunluktadır.

Anakartların girişler kısmında yer alan fare ve klavye bağlantısıiçin olan PS/2 teknolojisi, şu an için en çok kullanılan klavye ve fare bağlantıçeşididir.

 

Şekil 2.2: Klavye/Mouse PS/2 Girişler

2.2. Çalışma Sistemine Göre Fareler

Standart fareler optik fareler ve kablosuz fareler olmak üzere çalışma yapısına göre 3 tür fare vardır.

2.2.1. Standart (Mekanik) Fareler

Altında bulunan top yardımı ile ekranda bulunan fare işaretçisini (mouse pointer) hareket ettiren klasik farelerdir.

2.2.2. Optik Fareler

Kullanıcıların en çok kullandıkları fare türü olan standart fareler günümüzde yerlerini optik farelere bırakmaktadırlar. Standart fareden farklı olarak altında top bulunmayan, bu optik farelerin çalışma prensibi daha değişiktir.

Şekil 2.3: Optik fare

2.3. Kablosuz Fareler

Yukarıda bahsettiğimiz fareler bilgisayar kablo aracılığıyla bağlanır. Kızılötesiyle, radyo dalgalarıyla, ve bluetoth aracılığıyla bağlanan fareler kablosuz fareler olarak adlandırılır.

2.3.1. Kızılötesi Fareler

Bu fareler, bilgisayar ile iletişiminde bir kızılötesi sistem kullanır. Sistem, bilgisayarın seri, PS/2 veya USB yuvasına takılır, fare ise sistemle kızılötesi ışınlar ile iletişim kurar. Eğer fare ile sistem arasına bir cisim girerse, fare hareketleri hissedilmeyecektir. Bu tür farelerden günümüzde artık satılmamaktadır.

Şekil 2.4: Kablosuz fare

2.3.2. Radyo Dalgalı Fareler

Kızılötesi farelerden farklıolarak bu fareler iletişim için kızılötesi ışın yerine radyo sinyalleri kullanırlar. Kapsama alanlarıgenelde onlarca metre civarındadır. Kablosuz fareler bilgisayara takılıolan alıcıaygıtla iletişim kurmak için kendi içlerinde 2 adet pil bulundururlar (Şekil 2.5).

Şekil 2.5: Piller

2.3.3. Bluetooth ile Çalışan Fareler

Bu fareler, kimi bilgisayarlar ile entegre gelen Bluetooth kablosuz teknolojisini kullanarak iletişim kurarlar. İlk iki türe göre en büyük avantajları, standart bir protokol kullandığıiçin her cihazla kullanılabilir olmalarıdır.

Şekil 2.6: Bluetooth Fare

Diz üstü bilgisayarlarda fare işlevi bilgisayar üzerine yerleştirilmiş ve elle döndürülen “TrackBall” adıverilen küre tarafından yerine getirilmektedir. Parmağın baskı hareketiyle imleci yönlendiren “TouchPad” de kullanılan diğer bir türdür.

3. FARENİN İÇ YAPISI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Fareler kablolu kablosuz olsun genelde iki türdür. Mekanik olarak çalışan fareler ve optik fareler olmak üzere iki çeşiti vardır.Bu farelerin iç yapısı ve çalışma prensipleri aşağıda açıklanmıştır.

3.1. Standart (Mekanik) Fareler

Bu tip farelerin alt tarafına bakıldığı zaman bilye büyüklüğünde bir topun olduğu hemen göze çarpar. Bu standart farenin iç kısmı incelendiği zaman topun bir takım çarkları çevirdiği görülür.

Şekil 3.1: Farenin iç yapısı I

Şekil 3.2: Farenin iç yapısı II

 

Şekil 3.3: Standart mekanik farenin elektronik şeması

Şekil 3.3’de farenin elektronik açılımından da görüldüğü üzere dört adet infiraruj led diyot ile dört adet foto transistör mevcuttur. Bu elemanlar fare topunun çevirdiği çarkın konumlarını algılamakta ve buna ait mantıksal 0 ve 1’leri MOS 5717 işlemcisine göndermektedir. Fare çarkının konumları ve elektronik dalga formları aşağıda verilmiştir. Diğer anahtarlar ise fare üzerinde mevcut bulunan butonlardır. Ayrıca yine bu butonlara basıldığı zaman işlemci buna ait bir data satırı oluşturarak bilgisayara gönderir. Bilgisayar kendi içerisinde bu komut data satırını alarak işler ve ilgili işlemi yürütür. Bildiğimiz standart farelerin işlemcileri genelde 4 Mhz’lik bir kristal frekansı ile çalışırlar.

Şekil 3.4: Mekanik farenin çark yapısı

Yukarıda verilen şemada opto-mekanik farenin hareket algılayıcı kısmı görülmektedir. Farenin topu döndükçe topa bağlı çarklarda hareket etmektedir. Çarkların hareketi ile infiraruj ledller ile photo transistörler arasında çarklardaki deliklerden dolayı bir iletişim söz konusudur. Bu iletişimde söz konusu herhangi bir çarkın merkezine göre iki led diyot arasında (burada TRX ile belirtilen çark horizontal yani yatay,TRY ile belirtilen  çark tarafı ise vertical yani düşey bileşenleri oluşturur) tam olarak 90 derecelik bir fark vardır. Bu farktan dolayı bu ledler ile transistörlerin iletişimi sonucu oluşan dalga formunda da bir 90 derecelik faz farkı mevcuttur. 

Şekil 3.5: Mouse hareket ettirildiğinde oluşan dijital sinyaller

CWW

(TRK1) t

(TRK0)t

(TRK1)t-1  

TRK0)t-1

Hexadecimal Karşılığı

0

1

0

0

4

1

1

0

1

D

1

0

1

1

B

0

0

1

0

2

Tablo 3.1: CWW dijital sinyaller ve hexadecimal karşılıkları

CW

(TRK1) t

(TRK0)t

(TRK1)t-1  

TRK0)t-1

Hexadecimal Karşılığı

1

0

0

0

8

0

0

0

1

1

0

1

1

1

7

1

1

1

0

E

Tablo 3.2: CW dijital sinyaller ve hexadecimal karşılıkları

Yukarıda fare içerisinde yer alan çarkın hareketi ile iletişimi sağlayan opto-kuplörler arasında 90 derecelik farkın sonucu olarak datanın binary karşılığı verilmiştir. Fare üzerindeki işlemci sürekli olarak opto-kuplörleri kontrol eder. Elde edilen datalar  bir önceki data ile karşılaştırılır. Böylece farenin hareketinde bir değişiklik olup olmadığı saptanır. Eğer harekette bir değişiklik gözlenilmiş ise fare üzerindeki microcontroller bu datayı işleyerek bilgisayar ile irtibata geçip bu durumu bildirir. Yukarıdaki değerlerde ‘t’ şimdiki zamanı ‘t-1’ ise bir önceki zamanı temsil eder. Elde edilen bu ikili ifadelerin farenin aşağı mı,yukarı mı yoksa sağ tarafa mı ,sol tarafa mı hareket ettiğini belirttiği açıkça görülmektedir. 

Yani sonuç olarak farenin hareketi varlığını ve yönünü algılaması led diyotların çarkın merkezine göre 90 derecelik bir farkla monte edilmesinden kaynaklandığı söylenebilir.

Standart farede opto-kuplörlerden hareketin olup olmadığının algılanmasının başka bir türü ise led diyotlara uygulanan clock sinyallerine göre foto transistörlerin bu clock sinyalin düşen kenarında mı yoksa yükselen kenarında mı iletime geçtiğine bakılarak algılanabilir. 

3.2. Optik Fareler

Şekil 3.6: Optik farenin iç yapısı

Optik farelerin çalışma prensibi standart farelerden oldukça farklıdır. Optik farelerde, altta hareket ettikçe mekanik düzenekleri çalıştıran bir top yerine bulunduğu yüzeyi aydınlatacak bir ışık kaynağı (LED) ve küçük bir kamera bulunur. Optik fare hareket ettikçe, altında bulunan kamera gördüğü yüzeyin saniyede binlerce kez fotoğrafını çekmeye başlar. Bu çekim hızı, farenin hassasiyetine bağlı olarak saniyede 5000 kareye kadar ulaşabilir. Daha sonra optik fare içinde yer alan oldukça güçlü bir işlemci, her görüntüyü bir öncekiyle karşılaştırarak farenin ne yönde ve hangi hızla hareket ettiğini tespit eder ve sonuçları imleci hareket ettirmek üzere bilgisayara gönderir.

Optik fareler bu işlemi gerçekleştirirken herhangi bir mekanik aksama ihtiyaç duymadıkları için kirlenme dertleri yoktur ve hemen her yüzeyde pad gerektirmeden kullanılabilirler.

Ancak kullanılan bu karşılaştırmalı görüntü teknolojisi nedeniyle bu tip farelerin performansını etkileyen iki faktör vardır. Birincisi, farenin kullanıldığı yüzey çok koyu renkliyse ışık kaynağı tabanı kamera görüşü için yeterince aydınlatamayabilir ve bu nedenle hassasiyet düşüyor. İkincisi, bu tip fareler hareketi algılamak için her görüntüyü bir öncekiyle karşılaştırdığı için üzerinde hiçbir desen bulunmayan düz renkli satıhlarda veya aynı desenin sürekli tekrarlandığı yüzeylerde farenin doğruluğu azalabilir.

Günümüz teknolojisinde ise bu küçük kamera yerini kımızıledlere (Light Emitting Diyote) bırakmıştır (Şekil 3.7).

Şekil 3.7: KırmızıLED

Gönderdiğimiz hareket komutları bu ledlerden yansıyan ışık ile CMOS (Complimantary Metal Oxide Semiconductor) adıverilen sensöre ulaşarak hareketleri algılayabilmektedir. Algılanan hareketin yerine getirilmesi ve bilgisayara iletilmesi için yapılacak diğer işlem ise DSP analizidir. Açılımı “Digital Signal Processor (Sayısal sinyal İşlemcisi)” olan DSP teknolojisi, CMOS’tan gelen sinyalleri saniyede 18 milyon talimat ile örnekleyerek değerlendirir ve bilgisayara yerine getirilmesi gereken hareketi iletir.

Bilgisayar, peşpeşe gelen görüntüleri işleyerek görüntüler arasındaki farklılık durumuna göre hareket miktarınıalgılar ve bunu sinyaller ile ekrana aktarır. Böylece fare işaretçisi (mouse pointer) ekran üzerinde hareket eder. Tabii optik farenin işleyiş sistemi ile ilgili tüm bu anlattıklarımız saniyenin yüzde biri gibi bir zamanda ve oldukça düzgün bir şekilde gerçekleşir.

4. FARE PROTOKOLU

Fare Systems ve Microsoft fare olmak üzere 2 tip protokolu vardır. Protokol bildiğimiz byte veri datalarından oluşur. İçerisinde 1 adet başlama biti ve 2 adet de durma biti mevcuttur. Her zaman Fare hareketinde veya butonlara basılmasında fare bilgisayara 3 byte’lık bilgi gönderir. İlk 8 byte ı şunlardır :

 

  1. Sol buton durumu ( 0 = off , 1 = on )

  2. Right buton durumu ( 0 = off , 1 = on )

  3. 0

  4. 1

  5. X yönü ( pozitif yada negatif )

  6. Y yönü

  7. X taşması ( Fare saniyenin 1/40’ında 255 kereden fazla hareket ederse)

  8. Y taşması

 

Devamında 2 byte’da ise X ve Y hareketleri içeren değerler vardır.Bu iki byte’da bulunan değerler bir önce gönderilen paketteki X ve Y yön değeriyle karşılaştırma yapılır. Her bir start ve stop bitleri bilgisayar saat sinyali ile data hattı üzerinden seri bir şekilde gönderilir. Gönderilen her paket 11 bitten oluşur. 1 start bit , 8 data bit , 1 party biti ve 1 stop bitinden oluşur.

 

 

Hazırlayan

Sefer AYAN

Kaynaklar

http://www.pcsistem.net

http://www.elektrotekno.com

http://www.chip.com.tr

MEGEP, ANKARA, 2006