0  引言

一般的按鍵驅動程序通常非常簡單。在程序中一旦檢測到按鍵輸入口為低電平時,，就采用軟件延時10 ms后再次檢測按鍵輸入口,。如果仍然是低電平則表示有按鍵按下，便轉入執(zhí)行按鍵處理程序,；否則,，當按鍵輸入口為高電平，就會放棄本次按鍵的檢測,，重新開始一次按鍵檢測過程,。這種方式不僅由于采用了軟件延時而使得MCU的效率降低，同時也不容易同系統(tǒng)中其他功能模塊協(xié)調工作,，且系統(tǒng)的實時性也差,。本文把單個按鍵作為一個簡單的系統(tǒng)，根據(jù)狀態(tài)機的原理對其動作的操作和確認的過程進行分析,，并用狀態(tài)圖表示出來，然后根據(jù)狀態(tài)圖編寫出按鍵接口程序,。   

1  基于狀態(tài)機的簡單按鍵驅動設計

在一個嵌入式系統(tǒng)中,，按鍵的操作是隨機的。為了提高CPU的工作效率,，在設計按鍵驅動的時候,，利用S3C2440的外部中斷來實現(xiàn)對按鍵的處理。很明顯,，系統(tǒng)的輸入信號與按鍵連接的I／O口電平,，“1”表示按鍵處于開放狀態(tài)，“0”表示按鍵處于閉合狀態(tài),。而系統(tǒng)的輸出信號則表示檢測和確認到一次按鍵的閉合操作,，用“1”表示。

圖1給出了一個簡單按鍵狀態(tài)機的狀態(tài)轉換圖。



在圖中,，將1次按鍵完整的操作分解為3個狀態(tài),。其中，狀態(tài)0為按鍵的初始狀態(tài),，當按鍵輸入為“1”時,，表示按鍵處于開放，輸出“0”(I／0),，下一狀態(tài)仍為狀態(tài)0,；當按鍵輸入為“0”時，表示按鍵閉合,，但輸出還是“0”(沒有經(jīng)過消抖,，不能確認按鍵真正按下)，下一狀態(tài)進入狀態(tài)1,。

狀態(tài)1為按鍵閉合確認狀態(tài),，它表示在10 ms前按鍵為閉合的，因此當再次檢測到按鍵輸入為“0”時,，可以確認按鍵被按下了(經(jīng)過10 ms的消抖),；輸出“1”則表示確認按鍵閉合(0／1)，下一狀態(tài)進入狀態(tài)2,。而當再次檢測到按鍵的輸入為“1”時,，表示按鍵可能處在抖動干擾；輸出為“0”(I／0),，下一狀態(tài)返回到狀態(tài)0,。這樣，利用狀態(tài)1,，實現(xiàn)了按鍵的消抖處理,。狀態(tài)2為等待按鍵釋放狀態(tài)，因為只有等按鍵釋放后,，一次完整的按鍵操作過程才算完成,。

對圖1的分析可知，在一次按鍵操作的整個過程中,，按鍵的狀態(tài)是從狀態(tài)0→狀態(tài)1→狀態(tài)2,，最后返回到狀態(tài)0的，并且在整個過程中,，按鍵的輸出信號僅在狀態(tài)1時給出了唯一的一次確認按鍵閉合的信號“1”,，其他狀態(tài)均輸出“0”。因此,，圖1狀態(tài)機所表示的按鍵系統(tǒng),，不僅克服了按鍵抖動的問題,，同時也確保在一次按鍵的整個過程中，系統(tǒng)只輸出一次按鍵閉合信號(“1”),。

2  具有連發(fā)功能的按鍵驅動設計

上面介紹的是最簡單的情況,，不管按鍵被按下的時間保持多長，在這個按鍵的整個過程中都只給出了一次確認的輸出,。但是有些場合為了方便使用者,，根據(jù)使用者按按鍵的時間多少來確定是否按鍵“連發(fā)”。例如,，在設置時鐘時,，按按鍵的時間較短時，設置加1,；按按鍵時間較長時,，設置加10，這時就需要根據(jù)按按鍵的時間長短來確定具體輸出,。圖2是將按鍵驅動設計為具有連發(fā)功能狀態(tài)機的狀態(tài)轉換圖,。



當按鍵按下后1 s內釋放了，系統(tǒng)輸出為1,；當按鍵按下后1 s沒有釋放,，那么以后每隔0.5 s，輸出為2,，直到按鍵釋放為止,。如果系統(tǒng)輸出1，應用程序將變量加1,；如果系統(tǒng)輸出2,，應用程序將變量加10。這樣按鍵驅動就有了處理連發(fā)按鍵的功能了,。

3  程序設計

由于篇幅所限,，下面只給出按鍵驅動的關鍵程序，按鍵中斷處理程序和時間處理函數(shù)：




這里的定時函數(shù)使用了Linux的內核定時器,。使用內核定時器可以方便地實現(xiàn)每個狀態(tài)的特定定時時間,，并且安全釋放CPU，提高CPU的效率,。程序的基本思路是，首先按鍵被按下進入按鍵中斷服務程序buttons_interrupt(),，在中斷服務程序里確定按鍵狀態(tài)是否為初始態(tài),。如果是，則進行kbd_timer初始化且使按鍵狀態(tài)轉為消抖狀態(tài),。當kbd_timer定時到以后,，按鍵檢測按鍵狀態(tài)是否仍處于按下時轉換狀態(tài)為按鍵確定狀態(tài),，如果不是則恢復初始態(tài)。當定時器1 s到達后,，判斷按鍵是否仍是按下,。如是則轉換為連發(fā)狀態(tài)，否則恢復初始態(tài),。當0.5 s到達后,，重新判斷按鍵是否仍是按下。如是,，則繼續(xù)為連發(fā)狀態(tài),，輸出值加10；如果按鍵抬起,，則恢復初始態(tài),。

4  實驗結果

該驅動程序經(jīng)過gcc-arm-liunx-3.4.4編譯，并在Micro2440SDK開發(fā)板上運行(開發(fā)板上的系統(tǒng)版本為linux2.6.13),，運行結果如圖3所示,。



從運行結果可以看出，如果按下按鍵并在1 s抬起,，輸出值每次只加1,；如果按下按鍵超過1 s，系統(tǒng)的輸出值每隔0.5s將加10,。說明本驅動運行正常,，且具有了連發(fā)功能。

結  語

本文主要分析了按鍵有限狀態(tài)機的工作過程,，并利用Liunx內核定時器實現(xiàn)了狀態(tài)機的狀態(tài)轉換時間間隔,，最后給出了基于有限狀態(tài)機的具有連發(fā)功能Linux驅動編寫代碼，實現(xiàn)了具有連發(fā)功能的按鍵驅動,，為基于有限狀態(tài)機的按鍵驅動提供了一種解決思路,。