用三星公司的嵌入式微處理器S3C44B0X設(shè)計(jì)的嵌入式開發(fā)板大多采用1×4按鍵鍵盤,，在移植uClinux到這類開發(fā)板上時(shí)，必須設(shè)計(jì)鍵盤驅(qū)動(dòng)程序。1×4鍵盤驅(qū)動(dòng)程序通過修改uClinux源代碼中PC鍵盤的驅(qū)動(dòng)程序得到,。
根據(jù)實(shí)際電路，對(duì)鍵盤的初始化,、鍵盤中斷處理程序進(jìn)行了處理,，用戶可根據(jù)需要決定各鍵的掃描碼。此驅(qū)動(dòng)程序利用操作系統(tǒng)計(jì)時(shí)器解決了鍵盤的抖動(dòng)問題,。1×4鍵盤驅(qū)動(dòng)程序可用于其他類似的嵌入式系統(tǒng),。
引言
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(shè)備的良好選擇,。目前以S3C44B0X為核心制作的開發(fā)板大多采用1×4按鍵鍵盤,，其電路簡單，容易實(shí)現(xiàn),。在移植uClinux到s3C44B0X開發(fā)板時(shí),，必須自己設(shè)計(jì)鍵盤的驅(qū)動(dòng)程序,。1×4按鍵鍵盤的驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)硬件特點(diǎn)，對(duì)源代碼中PC鍵盤驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行修改而得到,，并在開發(fā)板上成功使用,。
1 uClinux鍵盤驅(qū)動(dòng)程序概述
在uClinux操作系統(tǒng)中，鍵盤驅(qū)動(dòng)程序與Linux基本相同,，其中PC鍵盤驅(qū)動(dòng)程序比較典型,。鍵盤是一種字符設(shè)備，可以在目錄/drivers/char 中找到驅(qū)動(dòng)程序,。PC鍵盤的驅(qū)動(dòng)程序由keyboard.c和pc_keyb.c兩個(gè)程序組成,。其中：keyboard.c是鍵盤的高層驅(qū)動(dòng)，與硬件不直接相關(guān),；pc_keyb.c是鍵盤的底層驅(qū)動(dòng),，與鍵盤硬件直接相關(guān)。
PC鍵盤在uClinux中的工作過程如下：
在uClinux啟動(dòng)時(shí)初始化鍵盤,，相關(guān)函數(shù)是kbd_init,，kbd_init運(yùn)行時(shí)調(diào)用pckbd_init_hw函數(shù)(初始化的一部分)。初始化鍵盤時(shí),，對(duì)鍵盤上的LED(發(fā)光二極管)也進(jìn)行初始化,。同時(shí)，因?yàn)镻C上鼠標(biāo)與鍵盤都采用PS2接口,，所以驅(qū)動(dòng)程序中還包括鼠標(biāo)的初始化,。
在使用過程中，鍵盤以中斷形式工作,。當(dāng)按下某個(gè)鍵時(shí),，就產(chǎn)生一個(gè)中斷，使CPU進(jìn)入鍵盤中斷處理程序keyboard_interrupt,。
keyboard_interrupt運(yùn)行后,，逐個(gè)調(diào)用下列函數(shù)：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(shù)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(gè)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(zhuǎn)換成鍵碼(keycode)，再轉(zhuǎn)換成目標(biāo)碼(多為ASCII碼),，最后將目標(biāo)碼送人控制臺(tái)。
因鍵盤是控制臺(tái)的一部分,，驅(qū)動(dòng)程序中還有與控制臺(tái)相關(guān)的函數(shù)(如kbd_setkeyeode和kbd_getkeycode),，如果處理不好則會(huì)導(dǎo)致控制臺(tái)不能運(yùn)行。
2 按鍵鍵盤驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)原理
從PC鍵盤驅(qū)動(dòng)程序原理分析,，按鍵式鍵盤驅(qū)動(dòng)程序要完成的工作是：
a)初始化,。
b)按鍵被按下時(shí)產(chǎn)生中斷，啟動(dòng)中斷控制程序keyboard_interrupt,，產(chǎn)生被按下的鍵對(duì)應(yīng)的掃描碼,，并轉(zhuǎn)換成鍵碼、目標(biāo)碼,，送入控制臺(tái),。因控制臺(tái)需要掃描碼進(jìn)行處理(例如kbd_setkeycode)，必須在中斷程序中首先產(chǎn)生掃描碼,，不能直接產(chǎn)生鍵碼或目標(biāo)碼,。
根據(jù)上述原理，只需修改pc_keyb.c程序,。不更改keyboard.c,，就可以完成驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。具體方法是：
a)根據(jù)按鍵鍵盤具體情況進(jìn)行初始化,，設(shè)置好鍵盤中斷,，去掉鼠標(biāo)相關(guān)部分。
b)讓鍵盤中斷程序keyboard_interrupt根據(jù)按鍵產(chǎn)生掃描碼,，調(diào)用handle_scancode完成后面的工作,。
3 S3C44B0X開發(fā)板1×4按鍵鍵盤電路
S3C44B0X開發(fā)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(gè)按鍵開關(guān),，如圖1所示,。
圖1 S3C44B0X開發(fā)板1×4按鍵鍵盤電路
S3C44B0X的PG4、PG5,、PG6,、PG7這4個(gè)引腳可設(shè)置成共用一個(gè)中斷口(中斷號(hào)21)的4個(gè)外部中斷EINT4,、EINT5、EINT6,、EINT7,，可用EXTINTPND寄存器來區(qū)分4個(gè)中斷源。這樣按下任何一個(gè)鍵就產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào),，就是鍵盤中斷信號(hào),。
在uClinux源代碼中已經(jīng)提供了一個(gè)S3C44B0X的開發(fā)板——MBA44，因此可以在字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序增加一個(gè)mba44_keyb.c(/drivers/char/目錄),，并driver/char/Makefile進(jìn)行適當(dāng)修改,，添加mba44_keyb.c的目標(biāo)程序進(jìn)入內(nèi)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(shù)中最關(guān)鍵的部分是鍵盤中斷口的初始化，在這里是irq21,?？捎胮ckbd_init_hw進(jìn)行簡化，去掉按鍵鍵盤無關(guān)部分得到,。
鍵盤中斷處理程序也可從PC鍵盤的相關(guān)部分簡化得到,。按鍵鍵盤電路沒有LED，要去掉LED相關(guān)部分,。最關(guān)鍵的部分是獲得每個(gè)鍵的掃描碼,，可以用EXTINTPND寄存器區(qū)分4個(gè)按鍵，對(duì)每個(gè)按鍵提供一個(gè)掃描碼(scancode),，并將掃描碼送入handle_scancode函數(shù)處理,。注意在分清4個(gè)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(yīng)位清零,，以免中斷處理程序死循環(huán)。
在mba44_keyb.c中注意要有pckbd_translate,、kbd_setkeycode,、kbd_getkeycode等幾個(gè)函數(shù)，其他函數(shù)(例如do_acknowledge等)都可不要,。
在驅(qū)動(dòng)程序mba44_keyb.c設(shè)計(jì)的同時(shí),，應(yīng)注意修改相關(guān)的頭文件(例如keyboard.h)。
5 按鍵鍵盤去抖動(dòng)
1×4按鍵鍵盤的去抖動(dòng)采用了一個(gè)較簡單的方法,。因?yàn)?個(gè)按鍵都接著中斷口,，所以抖動(dòng)表現(xiàn)為一次按鍵、多次中斷，且?guī)讉€(gè)中斷間隔時(shí)間很短,。去抖動(dòng)方法就是對(duì)短時(shí)間內(nèi)(例如1s)的多次鍵盤中斷只對(duì)第1次全部處理,，后面的幾次不產(chǎn)生掃描碼，也不調(diào)用handle_scancode,，只簡單地對(duì)EXTINTPND寄存器和INTPND寄存器的相應(yīng)位清零后就退出中斷,。
程序的實(shí)現(xiàn)方法是：定義一個(gè)全局變量(unsigned long)，在初始化時(shí)賦值為0,；鍵盤中斷產(chǎn)生時(shí)首先讀取系統(tǒng)的jiffies值,，與這個(gè)全局變量相減，若差值大于HZ(一般為100),，則這個(gè)全局變量賦值為剛讀取的jiffies值,，并實(shí)現(xiàn)全部中斷程序；若差值小于HZ,，就表示是一次抖動(dòng)，如上所述簡單清零后退出中斷,。這里jiffies值是系統(tǒng)定時(shí)器的時(shí)鐘數(shù),，HZ是1s內(nèi)的時(shí)鐘數(shù)，在系統(tǒng)中都有定義,。
6 結(jié)束語
S3C44B0X開發(fā)板1×4按鍵鍵盤的uClinux驅(qū)動(dòng)程序具有普遍性,，其他種類的嵌入式系統(tǒng)也可采用類似的方法，用類似的驅(qū)動(dòng)程序使用按鍵鍵盤,。此驅(qū)動(dòng)程序經(jīng)過修改,，可以驅(qū)動(dòng)更復(fù)雜的鍵盤，例如矩陣式鍵盤等,。