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用三星公司的嵌入式微處理器S3C44B0X設計的嵌入式開發板大多采用1×4按鍵鍵盤，在移植uClinux到這類開發板上時，必須設計鍵盤驅動程序。1×4鍵盤驅動程序通過修改uClinux源代碼中PC鍵盤的驅動程序得到。 根據實際電路，對鍵盤的初始化、鍵盤中斷處理程序進行了處理，用戶可根據需要決定各鍵的掃描碼。此驅動程序利用操作系統計時器解決了鍵盤的抖動問題。1×4鍵盤驅動程序可用于其他類似的嵌入式系統。 三星公司的ARM7系列微處理器得到了廣泛使用，其中s3C44B0X是制作手持式設備的良好選擇。目前以S3C44B0X為核心制作的開發板大多采用1×4按鍵鍵盤，其電路簡單，容易實現。在移植uClinux到s3C44B0X開發板時，必須自己設計鍵盤的驅動程序。1×4按鍵鍵盤的驅動程序根據硬件特點，對源代碼中PC鍵盤驅動程序進行修改而得到，并在開發板上成功使用。 1 uClinux鍵盤驅動程序概述 在uClinux操作系統中，鍵盤驅動程序與Linux基本相同，其中PC鍵盤驅動程序比較典型。鍵盤是一種字符設備，可以在目錄/drivers/char 中找到驅動程序。PC鍵盤的驅動程序由keyboard.c和pc_keyb.c兩個程序組成。其中：keyboard.c是鍵盤的高層驅動，與硬件不直接相關；pc_keyb.c是鍵盤的底層驅動，與鍵盤硬件直接相關。 PC鍵盤在uClinux中的工作過程如下： 在uClinux啟動時初始化鍵盤，相關函數是kbd_init，kbd_init運行時調用pckbd_init_hw函數(初始化的一部分)。初始化鍵盤時，對鍵盤上的LED(發光二極管)也進行初始化。同時，因為PC上鼠標與鍵盤都采用PS2接口，所以驅動程序中還包括鼠標的初始化。 在使用過程中，鍵盤以中斷形式工作。當按下某個鍵時，就產生一個中斷，使CPU進入鍵盤中斷處理程序keyboard_interrupt。 keyboard_interrupt運行后，逐個調用下列函數：handle_kbd_event、handle_keyboard_event、do_acknowledge、handle_scancode、pckbd_translate、put_queue，完成后退出keyboard_interrupt 。 PC鍵盤工作中牽涉的這些函數都在keyboard.c和pc_kbd.c中，其中pckbd_init_hw、keyboard_interrupt、handle_kbd_event、handle_keyboard_event、do_acknowledge、pckbd_translate都在pc_keyb.c中。 整個鍵盤中斷處理程序完成的工作是；從鍵盤獲得被按下鍵的掃描碼(scancode)，將其轉換成鍵碼(keycode)，再轉換成目標碼(多為ASCII碼)，最后將目標碼送人控制臺。 因鍵盤是控制臺的一部分，驅動程序中還有與控制臺相關的函數(如kbd_setkeyeode和kbd_getkeycode)，如果處理不好則會導致控制臺不能運行。 2 按鍵鍵盤驅動程序設計原理 從PC鍵盤驅動程序原理分析，按鍵式鍵盤驅動程序要完成的工作是： a)初始化。 b)按鍵被按下時產生中斷，啟動中斷控制程序keyboard_interrupt，產生被按下的鍵對應的掃描碼，并轉換成鍵碼、目標碼，送入控制臺。因控制臺需要掃描碼進行處理(例如kbd_setkeycode)，必須在中斷程序中首先產生掃描碼，不能直接產生鍵碼或目標碼。 根據上述原理，只需修改pc_keyb.c程序。不更改keyboard.c，就可以完成驅動程序的設計。具體方法是： a)根據按鍵鍵盤具體情況進行初始化，設置好鍵盤中斷，去掉鼠標相關部分。 b)讓鍵盤中斷程序keyboard_interrupt根據按鍵產生掃描碼，調用handle_scancode完成后面的工作。 3 S3C44B0X開發板1×4按鍵鍵盤電路 S3C44B0X開發板采用的1×4鍵盤電路很簡單，就是將PG4、PG5、PG6、PG7引腳各自連到一個按鍵開關，如圖1所示。 圖1 S3C44B0X開發板1×4按鍵鍵盤電路 S3C44B0X的PG4、PG5、PG6、PG7這4個引腳可設置成共用一個中斷口(中斷號21)的4個外部中斷EINT4、EINT5、EINT6、EINT7，可用EXTINTPND寄存器來區分4個中斷源。這樣按下任何一個鍵就產生一個中斷信號，就是鍵盤中斷信號。 4 S3C44B0X開發板1×4按鍵鍵盤驅動程序設計 在uClinux源代碼中已經提供了一個S3C44B0X的開發板——MBA44，因此可以在字符設備驅動程序增加一個mba44_keyb.c(/drivers/char/目錄)，并driver/char/Makefile進行適當修改，添加mba44_keyb.c的目標程序進入內核。mba44_keyb.c可通過pc_keyb.c直接修改得到，keyboard.c不用修改。 mba44_keyb.c中的鍵盤初始化部分kbd_init_hw函數中最關鍵的部分是鍵盤中斷口的初始化，在這里是irq21。可用pckbd_init_hw進行簡化，去掉按鍵鍵盤無關部分得到。 鍵盤中斷處理程序也可從PC鍵盤的相關部分簡化得到。按鍵鍵盤電路沒有LED，要去掉LED相關部分。最關鍵的部分是獲得每個鍵的掃描碼，可以用EXTINTPND寄存器區分4個按鍵，對每個按鍵提供一個掃描碼(scancode)，并將掃描碼送入handle_scancode函數處理。注意在分清4個按鍵后，要向EXTINTPND寄存器中寫入0xf清零，還要將中斷懸掛指示寄存器INTPND的相應位清零，以免中斷處理程序死循環。 在mba44_keyb.c中注意要有pckbd_translate、kbd_setkeycode、kbd_getkeycode等幾個函數，其他函數(例如do_acknowledge等)都可不要。 在驅動程序mba44_keyb.c設計的同時，應注意修改相關的頭文件(例如keyboard.h)。 5 按鍵鍵盤去抖動 1×4按鍵鍵盤的去抖動采用了一個較簡單的方法。因為4個按鍵都接著中斷口，所以抖動表現為一次按鍵、多次中斷，且幾個中斷間隔時間很短。去抖動方法就是對短時間內(例如1s)的多次鍵盤中斷只對第1次全部處理，后面的幾次不產生掃描碼，也不調用handle_scancode，只簡單地對EXTINTPND寄存器和INTPND寄存器的相應位清零后就退出中斷。 程序的實現方法是：定義一個全局變量(unsigned long)，在初始化時賦值為0；鍵盤中斷產生時首先讀取系統的jiffies值，與這個全局變量相減，若差值大于HZ(一般為100)，則這個全局變量賦值為剛讀取的jiffies值，并實現全部中斷程序；若差值小于HZ，就表示是一次抖動，如上所述簡單清零后退出中斷。這里jiffies值是系統定時器的時鐘數，HZ是1s內的時鐘數，在系統中都有定義。 6 結束語 S3C44B0X開發板1×4按鍵鍵盤的uClinux驅動程序具有普遍性，其他種類的嵌入式系統也可采用類似的方法，用類似的驅動程序使用按鍵鍵盤。此驅動程序經過修改，可以驅動更復雜的鍵盤，例如矩陣式鍵盤等。 |
