富士通FMシリーズのキーボード覚え書き

　富士通のパソコンFMシリーズのキーボードに関するメモ。

・キーボードレイアウト

HHKB - キーボードコレクション

・FM-8 / FM-7 / FM-New7

これらはキーボード一体型。キーを押したときだけキーコードが送出される。キーが離されたときがわからないのでゲームなどに不向きだった。

・FM-77

24ピンアンフェノールコネクタで接続する外部キーボード。FM-7のキーボードのキーマトリクスが外部に出たような構造。

・FM-11

DIN 8ピンコネクタで接続する外部キーボード。シリアル通信(9600bps パリティあり evenかoddかうちょっと忘れた)。INSキーのLEDとBREAKキーは直結。

ピンアサイン　※FM-7/11活用研究より

1 .. *RESETB

2 .. *CLOCK

3 .. *DATA

4 .. *BREAK

5 .. Vcc

6 .. *INS

7 .. NC

8 .. GND

・FM-16β

DIN 8ピンコネクタで接続する外部キーボード。FM-11互換のコードモードとキーを離したときのコードも送出するキーアドレスモードを持つ。コードモードとキーアドレスモードの切り替えはこのキーボード自体に何らかの設定をPC側から送信する。

FM-11のキーボードをFM-16β本体に接続して使うこともできるが、起動時に"R"のキーが入力されたような動作になった。

富士通 FM16β キーボード USB変換アダプタ

・FM77AV　※FM-TechKnowより

RJ-9(FM77AV) , RJ-11(AV20/AV40) , Mini Din 4P(EX)。本体へはスキャンコードの送出のみ。INSキーのLEDは本体にある。初代FM77AVのキーボードは赤外線送信機能ありでワイヤレスで使用でき、Nキーロールオーバーにも対応していた。

JIS9bitモード / FM-16β準拠モード / スキャンコードモード を持つ。

JIS9bitモードはFM-7と互換。FM-16β準拠モードはJIS9bitモードに無変換/変換のキーに対応するコードが割り当てられ、FM-16βのコードモードと互換。スキャンコードモードはFM-16βのキーアドレスモードと同じくキーを離したときのコードも送出する。(完全互換かどうかは未確認)

モードの切り替えは本体内のキーボード担当のマイコンの仕事。

番外編７：FM-8/7/77/77AVシリーズの微妙な非互換性

・FMR / FM TOWNS / OASYS

相互に互換性あり。

FMR/FM TOWNS/OASYS用キーボード USB変換アダプタ

マイコンとPS/2キーボードを繋ぐあれこれ

PS/2やADB(Appleの古いキーボードI/F)をUSBに変換する。AVR用。
https://github.com/tmk/tmk_keyboard 

Adafruitの新製品。
NEW PRODUCT! E1115 PS/2 Keyboard to TTL Serial Converter 

うう、色々先を越された。

PS/2キーボード変換器の製作(19) HEXファイルにパッチを当てる

前回、Arduino LeonardoではUSBキーボードに関するHID Report Descriptorではふつうの日本語キーボード等とは違い、キーの上限を101に制限していることがわかった。これが原因で日本語キーボードの[¥]や[ろ]に対応するコードを送っても無視されていた。
　このHID Report Descriptorの記述はArduino IDE1.0.1のソースにあるHID.cppの中で定義されてある。これはコンパイル済みなのでいじれない。そこでArduino IDEが生成する、マイコンに書き込むイメージファイルである.HEXファイルにパッチを当てることにした。

　Arduino IDE1.0.1でコンパイル時に生成される.hexファイルの所在は以下の方法で知ることが出来る。
Arduino開発環境が使えなくなってハマった件

例えばこのようなディレクトリの中に生成される。(MacOSX)
/var/folders/r5/h8nsfjps4kzdltsm9t4p0qr00000gn/T/build2978712088924621678.tmp/sketch_oct06a.cpp.hex

.hexファイルはひとつしかないので、これをコピーして以下のパッチを当てる。
25行目、

:100180008103950675081500256505071900296581

　↓

:10018000810395067508150025FE0507190029FE4F

　パッチ当て後はチェックサムも変更しなければならないのでawkで作ったツールで確認した。
[awk]インテルHEXフォーマットのチェッカ

　こうやって作った.hexファイルを書き込む。色々試行錯誤して、結局AVRISPmkIIを使った。
 
$ /Applications/Arduino1.0.1.app/Contents/Resources/Java/hardware/tools/avr/bin/avrdude -C/Applications/Arduino1.0.1.app/Contents/Resources/Java/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf -v -patmega32u4 -cavrispmkII -Pusb -b57600 -e -Uflash:w:ok.hex:i

書き込み用ツールavrdudeはArduinoIDE内のものを、confファイルも同様。ここでは-eでフラッシュメモリを消去してから書き込んでいる。-Uオプションで消去をスキップしたらverifyでエラーが出たため。

以下、ログ

avrdude: Version 5.11, compiled on Sep  2 2011 at 18:52:52
         Copyright (c) 2000-2005 Brian Dean, http://www.bdmicro.com/
         Copyright (c) 2007-2009 Joerg Wunsch

         System wide configuration file is "/Applications/Arduino1.0.1.app/Contents/Resources/Java/hardware/tools/avr/etc/avrdude.conf"
         User configuration file is "/Users/takesita/.avrduderc"
         User configuration file does not exist or is not a regular file, skipping

         Using Port                    : usb
         Using Programmer              : avrispmkII
         Overriding Baud Rate          : 57600
avrdude: usbdev_open(): Found AVRISP mkII, serno: 000200081404
         AVR Part                      : ATmega32U4
         Chip Erase delay              : 9000 us
         PAGEL                         : PD7
         BS2                           : PA0
         RESET disposition             : dedicated
         RETRY pulse                   : SCK
         serial program mode           : yes
         parallel program mode         : yes
         Timeout                       : 200
         StabDelay                     : 100
         CmdexeDelay                   : 25
         SyncLoops                     : 32
         ByteDelay                     : 0
         PollIndex                     : 3
         PollValue                     : 0x53
         Memory Detail                 :

                                  Block Poll               Page                       Polled
           Memory Type Mode Delay Size  Indx Paged  Size   Size #Pages MinW  MaxW   ReadBack
           ----------- ---- ----- ----- ---- ------ ------ ---- ------ ----- ----- ---------
           eeprom        65    10     8    0 no       1024    8      0  9000  9000 0x00 0x00
           flash         65     6   128    0 yes     32768  128    256  4500  4500 0x00 0x00
           lfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           hfuse          0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           efuse          0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           lock           0     0     0    0 no          1    0      0  9000  9000 0x00 0x00
           calibration    0     0     0    0 no          1    0      0     0     0 0x00 0x00
           signature      0     0     0    0 no          3    0      0     0     0 0x00 0x00

         Programmer Type : STK500V2
         Description     : Atmel AVR ISP mkII
         Programmer Model: AVRISP mkII
         Hardware Version: 1
         Firmware Version Master : 1.10
         Vtarget         : 5.0 V
         SCK period      : 8.00 us

avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

Reading | ################################################## | 100% 0.01s

avrdude: Device signature = 0x1e9587
avrdude: safemode: lfuse reads as FF
avrdude: safemode: hfuse reads as D8
avrdude: safemode: efuse reads as CB
avrdude: erasing chip
avrdude: reading input file "ok.hex"
avrdude: writing flash (6676 bytes):

Writing | ################################################## | 100% 2.75s

avrdude: 6676 bytes of flash written
avrdude: verifying flash memory against ok.hex:
avrdude: load data flash data from input file ok.hex:
avrdude: input file ok.hex contains 6676 bytes
avrdude: reading on-chip flash data:

Reading | ################################################## | 100% 2.01s

avrdude: verifying ...
avrdude: 6676 bytes of flash verified

avrdude: safemode: lfuse reads as FF
avrdude: safemode: hfuse reads as D8
avrdude: safemode: efuse reads as CB
avrdude: safemode: Fuses OK

avrdude done.  Thank you.

　これで書き込んだLeonardo(Davinci)をPCに接続し、前回のキー入力テストを行うと、ちゃんと￥マークが入力できた。成功！

　なお、Arduino IDEのソース中ではLEDの状態を受信する部分は定義されていないので、USB経由の指示で、接続したPS/2キーボードのLEDを制御することができないようだ。

PS/2キーボード変換器の製作(18) USBキーボードの無視されるキーについて

正確にはArduino Leonardoで送信するキーのコードの一部が無視される現象について。

　WindowsXPで日本語キーボードが使える状態にして[¥]、[ろ]キーに対応するUsageコード0x89,0x87を送信する。普通の日本語キーボードでは期待通りの表示。だがArduino Leonardoから対応するコード0x89,0x87を送信しても無視される。この動作はUbuntu12.04をインストールした日本語キーボード接続のPCでも同様。
　USBlyzer というのを使ってパケットを監視してみた。これは有料だがお試し期間がある。
すると、日本語キーボードを接続したときは0x89を含むパケットにInternational3、0x87を含むパケットにInternational1の注釈がはいる。 しかしArduino Leonardoの場合は0x89、0x87とも注釈がApplicationとなっている。おなじキーボードデバイスなのに違う扱いを受けているようだ。どこかに違いがあるはずだが、ディスクリプタをよく理解していないので時間がかかりそう。キーボードに種別があるような記述は見つけていないし、ディスクリプタ中に現れるbCountrycodeは日本語キーボードでも0だったため、使われる地域の指定は無関係だった。他にあるのか。

　なお、調査中にわかったのだが、日本語キーボードの全角/半角キーはUsage 0x94にコードが割り当てられているが、実際に全角/半角の動作に切り替わるのは0x35[｀]だった。

追記：なんとなくわかってきた。

https://gist.github.com/3854088

普通の日本語キーボードのHID Report Descriptorでは

Logical Minimum 0
Logical Maxmum 255
Usage Minimum (Undefined)
Usage Maximum 255

だけど、Arduino Leonardoは

Logical Minimum 0
Logical Maxmum 101
Usage Minimum (Undefined)
Usage Maximum 101 (アプリケーションキーまで)

となっている。0x89や0x87のコードを送っても無視されるのは多分このせい。

これらの記述はHID.cppの最初の方にある。これは……パッチを当てるしかないのか？


以下、資料： 
USB Descriptor
マウス付きUSBキーボードのディスクリプタ構成を調べる
HIDクラス
http://linux.die.net/Mobile-Guide/mobile-guide-p2c1s6-keyboard.html
USBキーボードのキーコード
アーカイブ: HID デバイスのハードウェア ID
Device Class Definition for Human Interface Devices (HID) [pdf]
HID Usage Tables[pdf]HID Usage Tables

PS/2キーボード変換器の製作(17) USBキーボードの任意コードの送出

Arduino Leonardo＋IDE1.0.1ではKeyboard.press() / release()でUSB HIDキーボードのキーを押したような動作ができるが、引数としてアルファベットはASCIIコードを受け付け、HID Usage IDに変換してから送出しているので送れないキーがある。できれば余計な変換なしでHID Usage IDをそのまま送りたい。
　キーボードのコードを送信している部分 HID.cpp内のKeyboard_::sendReport(KeyReport* keys)はUSBAPI.hではprivateで宣言されている。USBAPI.hをコピーしてここだけpublic宣言にすればダマせるかなとやってみたがそんなのは通用しなかった。ここはコンパイル済で提供されているのでいじると大げさだしそんな実力はない。ということで、sendReport()内で呼び出してるHID_SendReport()は隠されてないのでこれを呼び出すArduinoライブラリを作ってみた。

https://gist.github.com/2ad9f7a713f46149e72f

ほぼHID.cppからのコピペですよ。

PS/2キーボード変換器の製作(16) ArduinoIDE1.0.1

Bootloaderメモ：
ArduinoのブートローダをいじってHIDのみホストに認識させることはできないだろうか？
dfu-programmer

ATmega 32u4 bootloader without ISP connection

USBメモ：
Arduino Leonardoを使ってUSBキーボード相当を実現しようとすると日本語キーボードの一部(￥、＿)に対応するコードが送信できない。keyboard.press()を実現している部分をArduinoIDE1.0.1のソースから持ってきてそのままのコードを送れるように書き換えた。
ただしコンパイルが通った程度＆汚いのでとりあえず置いとく。今週ちゃんと書きなおす。

https://gist.github.com/3827425

PS/2キーボード変換器の製作(15) US配列→JP配列の問題点

US配列から日本語配列に変換する部分を作成した。
Arduino用のスケッチは以下のとおり。これはUSB HIDキーボードに文字を出力すると共にシリアルポートにデバッグ情報を流す。
https://gist.github.com/3464019
ライブラリ(ps2kybd.h、ps2kybd.cpp)は前回から修正なし。
https://gist.github.com/ab100bfb33a78ddf067d


記号の置き換えは、以下のパターンで行う。
(1)SHIFTを押していない状態でSHIFTを押したような入力……右シフトキーpress、置き換えコード、右シフトキーrelease
(2)SHIFTを押していない状態で記号の置き換え……置き換えコード
(3)SHIFTを押した状態でSHIFTを押したような入力……置き換えコード
(4)SHIFTを押した状態でSHIFTを押さないような入力……左右のシフトキーをrelease、置き換えコード、元のシフトキーをpress

ALTキーを押した状態では、[`~]キーは変換せずにそのまま出力することで[ALT]+[漢字]と同じ操作になる。

　これで記号の置き換え、漢字入力のON/OFFができた。

　残った問題点。
(1)CapsLockの扱い。CapsLockはUSキーではSHIFT併用だが、日本語キーではそのまま。
→Capsフラグはライブラリ側にまかせているが、これをスケッチ側で対処
(2)[¥_]が入力できない　→Arduino LeonardoはいったんASCIIコードで受けて内部で変換しUSB HIDコードを送っている。USキーのレイアウトを前提にしているため、日本語配列の[¥_]は対応するものがない。
(3)このアダプタをWindowsXPに接続するたびにデバイスドライバの確認ダイアログが登場する。

(2)、(3)は非常に大きな問題。

(2)はUSB HIDを直接送出する方法を調べなければならない。
(3)はArduinoのブートローダを置き換えなければならない。

うーん、これはけっこう難しいぞ……

POS端末用PS/2キーボード FTP-CKB11の解析

　昔ジャンク屋で入手したPOS用のPS/2接続キーボード。テンキー以外はラベルを入れることができる。鍵付き。

　裏面はツメで嵌めこまれているだけなので簡単に外れる。キーボードのくせに基板が複雑。16bitマイコンが載っていた。
F2MC-16L MB90610A Series[pdf]



　これは磁気カードリーダーにも対応しているためだろう。フラッシュメモリも搭載されていたのでログを取るのかもしれない。



解析結果


 

富士通コンポーネントKB8811-251のスキャンコード

　また脱線。

　富士通コンポーネント(元 富士通高見澤)製のFKB8811-251。赤外線ワイヤレスのPS/2キーボード。10年くらい前に入手。赤外線受信機はマウス出力もある。赤外線を出すマウスもあったのだろうけど、私が買ったものにはついてなかった。

　赤外線受信機側にCapsLock等のLEDがあるので、キーボード本体はキーに対応したコードを送るだけと思われる。




　FKB8811で検索するとラック用のコンパクトキーボードとして出てくる。これをワイヤレスにしてマルチメディア関連のキーを追加したものらしい。この追加されたキーのスキャンコードが気になって調べた。

入力デバイスの新製品　2001年7月14日号(AKIBA PC Hotline!)

FKB8811-251

機能 make / release リピート

停止(■)	E0 3B / E0 F0 3B	なし
再生・一時停止(▶||)	E0 34 / E0 F0 34	なし
巻き戻し(|<<)	E0 15 / E0 F0 15	あり
早送り(>>|)	E0 4D / E0 F0 4D	あり
Vol-	E0 21 / E0 F0 21	あり
Mute	E0 23 / E0 F0 23	なし
Vol+	E0 32 / W0 F0 32	あり
App1	56 / F0 56	なし
App2	5E / F0 5E	なし
App3	8 / F0 8	なし
Email	18 / E0 18	なし
Internet	10 / E0 10	なし
ScreenSaver	65 / E0 65	なし
Sleep	E0 3F / E0 F0 3F	なし

PS/2キーボードの Power,Sleep,Wakeキー

またもや脱線。

　ELECOM TK-FCM008BK、これ112キーとあり、普通のPS/2キーボードにはないPower、Sleep、Wakeキーが付いている。500円台だったので買って調べてみた。



スキャンコード
キー名称 make / release

Power	E0 37 / E0 F0 37
Sleep	E0 3F / E0 F0 3F
Wake	E0 5E / E0 F0 5E

Powerキーは押すと電源OFFすることができる。ONはできない。PC本体が電源OFFの時にはPS/2キーボードに給電されていないからだ。しかしPowerキーの位置、危険な香り。

ELECOM メンブレン式キーボード 112キー PS2 スタンダードサイズ ブラック TK-FCM008BK エレコム 2009-08-21 売り上げランキング : 3869 Amazonで詳しく見る by G-Tools

記事タイトルPS/2キーボード変換器の製作(14) US配列でPS/2→USB変換OK

PS/2のスキャンコードをUSB UserIDまで変換できた。次にArduino Leonardoで扱っているコードに変換する。変換方法はほぼ同じで、テーブルを別に用意する。

https://gist.github.com/ab100bfb33a78ddf067d

PrtScr / ScrLock / Break まわりが難航した。ここはスキャンコードが面倒。
USBのコードをKeyboard.press()やKeyboard.release()で操作する時には充分に注意しないとスケッチの修正ができなくなる。Arduino IDEからソースをコンパイルする時にスケッチ画面に文字がタイプされてしまうからだ。

・Windows7(64bit)(英語キーボード配列の設定)に本アダプタと英語キーボードを接続し確認
・WindowsXP(日本語キーボード配列の設定)に本アダプタと日本語キーボードを接続し確認

○(1)PrintScreen / ALT+PrintScreen 正常動作
○(2)ScrLock正常動作(Excelで確認)
○(3)[目](App)キー正常動作
○(4)日本語入力/英数入力切り換え確認OK
○(5)接続したままPC本体電源ONでも動作OK。Windows7のパスワード入力も確認
×(6)[＼ろ] キーと[￥]キーを＼に対応させたいのだがうまくいかない(日本語キーボード接続時)
→これは無視してもよいか？

Arduino Leonardoのライブラリの制限で、PC側の[無変換][変換][かな]キーに対応するコードを送ることができない。外付けキーボードの[無変換][変換][かな]キーを別のキーに割り当てることは可能。

その他の問題点：
(a)アダプタを接続するたびにデバイスマネージャがデバイスドライバを探す。(WindowsXP)
Windows7ではドライバがインストールできなかったことを通知。でも気持ち悪い。
→できればArduino用のドライバを入れずに動かしたい

(b)キーボードのステータスがわからない。
→PC本体からの指示を受け取る手段がない。PS/2キーボード側に送信するプログラムを書いていない。
※本体接続のキーボードのランプは点灯する。

しばらく英語キーボード配列のPCに接続して使ってみる。並行してUS→JP変換のテーブルを作成。

追記：
(6)は日本語キーボードのみの問題で、キーに対応するコードがArduino Leonardoから送れないため。
(a)はブートローダ差し替えでできそう。32U4はHWB端子を見てブートローダを起動するかどうかを判断するが、Arduinoのブートローダは関連するフューズビットを設定していないらしい。 

PS/2キーボード変換器の製作(13) ハードウェアはできたが……

ハードウェアはできた。Daviciマイコンボードに6Pのmini-DINコネクタを接続、CLKとDATAをプルアップしてケース収納。




　あとはPS/2のスキャンコードをUSB-UIDに変換(済)、Arduino Leonardoのkeyboard.press()に変換、さらに日本語キーボードの配列に変換するだけなのだが、問題点発覚。

以前調査した、Arduino IDE1.0.1でのコード変換部分。
Arduino IDE1.0.1/Leonardで足らないUSBキーを追加する

[HID.cpp]
	uint8_t i;
	if (k >= 136) {			// it's a non-printing key (not a modifier)
		k = k - 136;
	} else if (k >= 128) {	// it's a modifier key
		_keyReport.modifiers |= (1<<(k-128));
		k = 0;
	} else {				// it's a printing key
		k = pgm_read_byte(_asciimap + k);
		if (!k) {
			setWriteError();
			return 0;
		}
		if (k & 0x80) {						// it's a capital letter or other character reached with shift
			_keyReport.modifiers |= 0x02;	// the left shift modifier
			k &= 0x7F;
		}
	}

　上記ソースはkeybord.press()でコードを変換している箇所。与えられた数値が0x00〜0x7fを印字可能なキー、0x80〜0x87をモディファイアキー、0x88〜を表示不能な特殊キーとみなしている。0x00〜0x7fは const uint8_t _asciimap[128] で定義されてあるテーブルで変換される。0x88以上は、その値から0x88を引いた数値がUsageIDとしてUSB経由で送信される。つまり、ファンクションキーF7は #define KEY_F7 0xC8 と定義されているが、実際は0xC8ー0x88＝0x40が送信される。

　ここで漏れてしまうキーは、UIDが0x78より大きいもので、日本語キーボード関連で影響がありそうなものは

[ろ](0x87)、[かたかな/ひらがな](0x88)、[￥](0x89)、[変換](0x8a)、[無変換](0x8b)、[かたかな](0x92)、[ひらがな](0x93)、[全角/半角](0x94)。

特に最後の[全角/半角](0x94)は日本語キーボードと認識している場合どうしたものか。USB-HIDをそのまま送出する方法を探すしかないのか。

　ターゲットとなるPCがキーボードを日本語配列と認識している場合、ALT+[`]が[全角/半角]と同等か調査し、もし違っていればUSB-UIDを直接送出する方法を探す。

追記： 

    Keyboard.press(KEY_LEFT_ALT);

    Keyboard.press('`');

    delay(10);

    Keyboard.release('`');

    Keyboard.release(KEY_LEFT_ALT);

 
WindowsXPにてこれで日本語入力が切り替わることを確認。助かった。MacOSXではそのままALT+`扱い。 

PS/2テンキーボード FMV-NTKB1の調査

ちょっと脱線。昔、USBポートのなかった頃のノートPCのオプションでPS/2接続のテンキーボードがあったのだが、この挙動が謎だった。スキャンコードを観測できるようになって、コードの割り当てがまったく違うことがわかった。



富士通 FMV-NTKB1 テンキーボード

キー名称 make/releaseコード

NumLock 01 / 81

7home 02 / 82

4← 03 / 83

1End 04 / 84

/ 06 / 86

8↑ 07 / 87

5 08 / 88

2↓ 09 / 89

0Ins 0A / 8A

* 0B / 8B

9PgUp 0C / 8C

6→ 0D / 8D

3PgDn 0E / 8E

.Del 0F / 8F

- 10 / 90

+ 11 / 91

Enter 13 / 93

キーリピートなし

　要は専用のオプションだったってことですね。

PS/2キーボード変換器の製作(12) Scancode→USB UID変換

作業メモ：
https://gist.github.com/3056964
 

　scancodeからUSB-UserIDへの変換ができた。256バイトのテーブルを使って通常と拡張モード(0xE0)付きのスキャンコードを変換。可変長で扱いが面倒なスキャンコードをUSB-UserIDの固定長にした。
USB-UserIDは0x70に続く2バイトで表現。先頭のbit15はキーを離した時に1、とした。
　また、CTRL,SHIFT,ALT,GUI(META)キーの状態取得、Caps/Num/Scrのロック状態を取得。

　残りは特殊なキー[PrtScn]と[Pause/break]の取り扱い。特に[PrtScn]はalt併用状態をどう扱うか。
ここまでやれば英語キーボードの変換は一応済となる。

　あとはUSB-UserIDから日本語キーボード配列向けのUSB-UserIDに変換するテーブルを作成、ケース組み込み。

PS/2キーボード 特殊なキーのスキャンコード

　スキャンコードが安定して取得できるようになったので、特殊なキーについて確認した。

拡張：E0 リリース：F0

[PrtScn]

E0 12 E0 7C / E0 F0 7C E0 F0 12

[Alt]+[PrtScn]

84 / F0 84

[PrtScn]とその他[Ctrl]、[Shift]、[Meta(Windows)]を組み合わせても[Alt]優先。

※Windowsでのハードコピーが[PrtScn]と[Alt]+[PrtScn]なのはこの組み合わせしか区別がないから

[Pause/Break]

E1 14 77 E1 F0 14 F0 77

[Ctrl]+[Pause/Break]

E0 7E E0 F0 7E

[Pause/Break]を押すとすべてのキーリピートが止まる。

[App](windowsキーと一緒に追加されたマウスの右クリック相当のやつ)

E0 2F / E0 F0 2F

調査はMicrosoft Keyboard Elite(US版)でやったのでリファレンス的には問題ないだろう。

PS/2キーボード変換器の製作(11) スキャンコード取得

ArduinoでPS/2キーボードのスキャンコード取得が安定してできるようになった。ライブラリはarduino.ccのplaygroundで公開されているps2keyboardExt2を基本にps2keyboardの割り込み部分を混ぜた。ps2keyboardの方は外部割り込みでスキャンコードを受け取ったあとFIFOに入れている。(ここを自前で作ったら取り出し時に重複してしまった)

作りかけのライブラリとテスト用のスケッチ

Arduino UNOとLeonardoで挙動が違う部分に引っかかったので注意。
Arduino Leonardoの外部割り込み番号とピンの割り当てが異なる 

メモ PS/2キーボードのUSB変換に関して

これまで調べたPS/2のスキャンコード、キー番号などに関する資料。

マイクロソフトの資料：
Enhanced Keyboards and Windows
Archive: Key Support, Keyboard Scan Codes, and Windows

キー番号、スキャンコードの組み合わせに関する説明：
Sazanami Online PS/2 インターフェイスの研究

Arduinoでキーボードをエミュレートする方法：
Arduino PS/2 Keyboard Emulator Issues
Arduino Forum › Hardware › Interfacing › Arduino as Keyboard

ArduinoをUSBキーボードにする方法：(Leonardo,Atmega32U4以外を使った方法)
Project Log : Arduino USB
Virtual USB Keyboard
practicalarduino / VirtualUsbKeyboard
Arduino Uno DFU プログラミング

　Arduino Leonardoは keyboard.press()とkeyboard.release()を使えば簡単にUSBキーボードをエミュレートできる。ただしUSキー配列なので変換テーブルなどが必要。
　PS/2のスキャンコードは可変長なのでやや扱いにくい。OADGでPS/2キーボードのキートップに対してキー番号が割り当てられているので、これを使えばすっきりする。
　だが、組み込み用途ではスキャンコード→キー番号→USBと変換すると冗長になる。今まで調べた例だとPS/2のスキャンコードからUSBのコードやASCIIコードに変換テーブルなりswich~case文で変換しているが、特殊キーや日本語配列の対応が考慮されていないため難しそう。そこでPS/2のスキャンコードを2バイトで表現し固定長にして、ASCIIコードやUSBのコードに変換しようと考えている。
例：1バイト目のbit7…make/break、bit0…拡張コードかどうか、2バイト目…スキャンコード
これだとスキャンコードの変換はほぼ流用できる。バッファは倍になるが、PS/2キーのバッファは16バイトなのでこれが32バイトになるだけ。

できるだけ再利用しやすい方向で考えたい。 

Arduino Leonardo USBキーの英語/日本語配列確認

Arduino Leonardoのkeyboard.press()でシフトキーを押した時の記号について。
以下のスケッチを使う。ピン2とGNDに繋いだスイッチを押すと[SHIFT]+[2]が出力される。

/*
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(keymacroPin, INPUT_PULLUP);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      Keyboard.press(KEY_LEFT_SHIFT);
      Keyboard.press('2');
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release('2');
    Keyboard.release(KEY_LEFT_SHIFT);
  }
  delay(100);
}

　これを以下の環境で確認した。SHIFT+2では……
MacOSX Lion/PowerBookPro13インチ　日本語キーボード ： @マーク
Windows7 32bit DELL PRECISION4300　英語キーボード ： @マーク
WindowsXP DELL Latitude D630　日本語キーボード ： ”マーク
 
　Windows環境では本体のキーボードを押すのと同じ様に入力された。
　MacOSXではLeonardoをUSBで接続した時にHIDキーボードの識別をする画面が出るが、これをキャンセルすると英語配列として扱うようだ。

ArduinoIDE1.0.1/Leonardoで足らないキーを追加する 続き

前回の続き。
　Arduino LeonardoではHID USB Keyboardとしてkey.press()でキーボードのように振る舞うことが出来る。これはArduino IDE1.0.1ソース中の
hardware/arduino/cores/arduino 以下にある
HID.cpp
USBAPI.h
で定義されている。

　USBAPI.hで定義されていないキーを、以下にまとめた。

参考：Universal Serial Bus(USB) HID Usage Tables
USBキーボードのコード 

#define KEY_PRINTSCREEN		0xCE
#define KEY_SCROLL_LOCK		0xCF
#define KEY_PAUSE			0xD0

#define KEYPAD_NUM_LOCK		0xDB
#define KEYPAD_SLASH		0xDC
#define KEYPAD_ASTERISK		0xDD
#define KEYPAD_MINUS		0xDE
#define KEYPAD_PLUS			0xDF
#define KEYPAD_ENTER		0xE0
#define KEYPAD_1			0xE1
#define KEYPAD_2			0xE2
#define KEYPAD_3			0xE3
#define KEYPAD_4			0xE4
#define KEYPAD_5			0xE5
#define KEYPAD_6			0xE6
#define KEYPAD_7			0xE7
#define KEYPAD_8			0xE8
#define KEYPAD_9			0xE9
#define KEYPAD_0			0xEA
#define KEYPAD_DOT			0xEB
#define KEYPAD_NONUS_BACKSLASH	0xEC
#define KEYPAD_APPRICATION	0xED
#define KEYPAD_POWER		0xEE
#define KEYPAD_EQUAL		0xEF
#define KEY_F13				0xF0
#define KEY_F14				0xF1
#define KEY_F15				0xF2
#define KEY_F16				0xF3
#define KEY_F17				0xF4
#define KEY_F18				0xF5
#define KEY_F19				0xF6
#define KEY_F20				0xF7
#define KEY_F21				0xF8
#define KEY_F22				0xF9
#define KEY_F23				0xFA
#define KEY_F24				0xFB
#define KEY_EXECUTE			0xFC
#define KEY_HELP			0xFD
#define KEY_MENU			0xFE
#define KEY_SELECT			0xFF
#define KEY_STOP			0x100
#define KEY_AGAIN			0x101
#define KEY_UNDO			0x102
#define KEY_CUT				0x103
#define KEY_COPY			0x104
#define KEY_PASTE			0x105
#define KEY_FIND			0x106
#define KEY_MUTE			0x107
#define KEY_VOLUP			0x108
#define KEY_VOLDOWN			0x109
#define KEY_LOCKING_CAPS_LOCK	0x10A
#define KEY_LOCKING_NUM_LOCK		0x10B
#define KEY_LOCKING_SCROLL_LOCK		0x10C
#define KEYPAD_COMMA		0x10D
#define KEYPAD_EQUALSIGN	0x10E
#define KEY_INTERNATIONAL1	0x10F
#define KEY_BACKSLASH	0x10F
#define KEY_INTERNATIONAL2	0x110
#define KEY_KANA	0x110
#define KEY_INTERNATIONAL3	0x111
#define KEY_YEN		0x111
#define KEY_INTERNATIONAL4	0x112
#define KEY_XFER	0x112
#define KEY_INTERNATIONAL5	0x113
#define KEY_NFER	0x113
#define KEY_INTERNATIONAL6	0x114
#define KEY_PC98_COMMA	0x114
#define KEY_INTERNATIONAL7	0x115
#define KEY_INTERNATIONAL8	0x116
#define KEY_INTERNATIONAL9	0x117
#define KEY_LANG1			0x118
#define KEY_LANG2			0x119
#define KEY_LANG3			0x11A
#define KEY_KATAKANA		0x11A
#define KEY_LANG4			0x11B
#define KEY_HIRAGANA		0x11B
#define KEY_LANG5			0x11C
#define KEY_ZENHAN			0x11C
#define KEY_LANG6			0x11D
#define KEY_LANG7			0x11E
#define KEY_LANG8			0x11F
#define KEY_LANG9			0x120
#define KEY_ALT_ERASE		0x121
#define KEY_SYSREQ			0x122
#define KEY_CANCEL			0x123
#define KEY_CLEAR			0x124
#define KEY_PRIOR			0x125
#define KEY_RETURN2			0x126
#define KEY_SEPARATOR		0x127
#define KEY_OUT				0x128
#define KEY_OPER			0x129
#define KEY_CLEAR_AGAIN		0x12A
#define KEY_CLRSEL			0x12B
#define KEY_EXSEL			0x12C

#define KEYPAD_00			0x138
#define KEYPAD_000			0x139
#define KEYPAD_THOUSANDS_SEPARATOR	0x13A
#define KEYPAD_DECIMAL_SEPARATOR	0x13B
#define KEYPAD_CURRENCY_UNIT	0x13C
#define KEYPAD_CURRENCY_SUBUNIT	0x13D
#define KEYPAD_LEFT_PAREN	0x13E
#define KEYPAD_RIGHT_PAREN	0x13F
#define KEYPAD_LEFT_BRACE	0x140
#define KEYPAD_RIGHT_BRACE	0x141
#define KEYPAD_TAB			0x142
#define KEYPAD_BACKSPACE	0x143
#define KEYPAD_A			0x144
#define KEYPAD_B			0x145
#define KEYPAD_C			0x146
#define KEYPAD_D			0x147
#define KEYPAD_E			0x148
#define KEYPAD_F			0x149
#define KEYPAD_XOR			0x14A
#define KEYPAD_CARET		0x14B
#define KEYPAD_PERCENT		0x14C
#define KEYPAD_LESSTHAN		0x14D
#define KEYPAD_GREATERTHAN	0x14E
#define KEYPAD_AND			0x14F
#define KEYPAD_LOGICAL_AND	0x150
#define KEYPAD_OR			0x151
#define KEYPAD_LOGICAL_OR	0x152
#define KEYPAD_COLON		0x153
#define KEYPAD_HASH			0x154
#define KEYPAD_SPACE		0x155
#define KEYPAD_ATMARK		0x156
#define KEYPAD_EXCLAMATION	0x157
#define KEYPAD_MS			0x158
#define KEYPAD_MR			0x159
#define KEYPAD_MC			0x15A
#define KEYPAD_MADD			0x15B
#define KEYPAD_MSUB			0x15C
#define KEYPAD_MMUL			0x15D
#define KEYPAD_MDIV			0x15E
#define KEYPAD_SIGN			0x15F
#define KEYPAD_CLEAR		0x160
#define KEYPAD_CLEARENTRY	0x161
#define KEYPAD_BIN			0x162
#define KEYPAD_OCT			0x163
#define KEYPAD_DEC			0x164
#define KEYPAD_HEX			0x165

問題点：0x100以上のコードは正しく扱われない。HID.cpp中のKeyboard_::press()が8bitの範囲内でしか扱っていないためと思われる。コードの修正も必要になる。

　MacOSXに接続して、Arduino Leonardoに繋いだボタンを押すとシャットダウン画面が出るものを作ってみた。また、pinmode(buttonPin,INPUT_PULLUP); で明示的なプルアップ指示をしてみた。これはArduino IDE 1.0.1からの機能。

/*
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

#define KEY_PRINTSCREEN         0xCE
#define KEY_SCROLLLOCK          0xCF
#define KEY_PAUSE               0xD0
#define KEYPAD_POWER		0xEE
#define KEY_VOLUP			0x108
#define KEY_VOLDOWN			0x109

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(keymacroPin, INPUT_PULLUP);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      // Keyboard.press(ctrlKey);
      Keyboard.press(KEYPAD_POWER);
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release(KEYPAD_POWER);
  }
  delay(100);
}

Arduino Leonardo

Arduino IDE1.0.1/Leonardで足らないUSBキーを追加する

Arduino IDE1.0.1とDavinciのLeonardo化の続き。
HID USBキーボードでどのキーが押されたかは、UsageIDというので与えられる。
→http://www.usb.org/developers/devclass_docs/Hut1_11.pdf[pdf] のp.53〜 10 Keyboard/Keypad Page (0x07) 

表示不能な特殊キーとモディファイア(SHIFT,CTRL,ALT等)の番号を見ると、どうも違うのでソースを追ってみた。
特殊キーとモディファイアの定義は以下。
hardware/arduino/cores/arduino/USBAPI.h
keyboard.press()は以下。
hardware/arduino/cores/arduino/HID.cpp

　keyboard.press()では、与えられた数値が0x00〜0x7fを印字可能なキー、0x80〜0x87をモディファイアキー、0x88〜を表示不能な特殊キーとみなしている。
0x00〜0x7fは const uint8_t _asciimap[128] で定義されてあるテーブルで変換される。これはUSキー配列相当となっているので、日本語キーボード相当にしたければここをいじればよい。
0x88以上は、その値から0x88を引いた数値がUsageIDとしてUSB経由で送信される。つまり、ファンクションキーF7は #define KEY_F7 0xC8 と定義されているが、実際は0xC8ー0x88＝0x40が送信される。

 　ということで未定義のPrintScreenキーなどを追加してみた。

#define KEY_PRINTSCREEN                         0xCE

#define KEY_SCROLLLOCK                         0xCF

#define KEY_PAUSE                         0xD0

　といってもいきなりソースを修正するのは恐れ多いので、スケッチで実験してみる。

/* Button for Keyboard (Arduino Leonardo only) */

/*
  Button
 
 Turns on and off a light emitting diode(LED) connected to digital  
 pin 13, when pressing a pushbutton attached to pin 2. 
 
 
 The circuit:
 * LED attached from pin 13 to ground 
 * pushbutton attached to pin 2 from +5V
 * 10K resistor attached to pin 2 from ground
 
 * Note: on most Arduinos there is already an LED on the board
 attached to pin 13.
 
 
 created 2005
 by DojoDave 
 modified 30 Aug 2011
 by Tom Igoe
 
 This example code is in the public domain.
 
 http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 */

// constants won't change. They're used here to 
// set pin numbers:
const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int keymacroPin = 3;
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

#define KEY_PRINTSCREEN                         0xCE
#define KEY_SCROLLLOCK                         0xCF
#define KEY_PAUSE                         0xD0


void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(keymacroPin, INPUT);
  digitalWrite(buttonPin, HIGH);
  digitalWrite(keymacroPin, HIGH);

  Keyboard.begin();
}

void loop(){
  if (digitalRead(keymacroPin)==LOW) {
    // not implemented
  }

  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == LOW) {     
    // turn LED on:    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
    delay(30);
    while(buttonState == LOW){
      buttonState = digitalRead(buttonPin);
      // Keyboard.press(ctrlKey);
      Keyboard.press(KEY_PRINTSCREEN);
    }
  } 
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    Keyboard.release(KEY_PRINTSCREEN);
  }
  delay(100);
}

　これは、Windowsマシンに接続してボタンを押すと画面のスナップショットをクリップボードにコピーする。定義されていないキーもこれで使用できた。