基于嵌入式Linux系統(tǒng)的鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
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首先設(shè)置輸入設(shè)備的功能，input_set_capability(sim_key，EV_KEY，KEY_A)函數(shù)完成鍵盤(pán)A鍵的輸入使能，類(lèi)似可完成B～X共24個(gè)按鍵的輸入使能。然后設(shè)置鍵盤(pán)的碼表。該鍵盤(pán)包含20個(gè)按鍵，碼表可表示為：static unsigned char sim_keycode[24]={KEY_A，KEY_B，KEY_C，KEY_D，KEY_E，KEY_F，KEY_G，KEY_H，KEY_I，KEY_J，KEY_K，KEY_L，KEY_M，KEY_N，KEY_O，KEY_P，KEY_Q，KEY_R，KEY_S，KEY_T，KEY_U，KEY_V，KEY_W，KEY_X)。當(dāng)相應(yīng)鍵按下時(shí)，碼表中的鍵值將被作為鍵盤(pán)碼上報(bào)到用戶空間的進(jìn)程。初始化工作完成之后，調(diào)用函數(shù)input_register_device(sim_kb)向內(nèi)核注冊(cè)輸入設(shè)備。
由于鍵盤(pán)設(shè)備的輸入是異步的，可能會(huì)在任何時(shí)間得到按鍵事件，所以需向內(nèi)核申請(qǐng)中斷以保證對(duì)鍵盤(pán)輸入的實(shí)時(shí)響應(yīng)。中斷函數(shù)完成鍵盤(pán)的掃描操作，并上報(bào)輸入事件到用戶進(jìn)程，是整個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的功能主體。然而使用中斷會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，在鍵盤(pán)的掃描過(guò)程中，按鍵的每次按下和抬起都會(huì)有10～20 ms的毛刺抖動(dòng)存在，會(huì)將用戶的一次按鍵操作誤當(dāng)作幾次按鍵來(lái)處理。所以為了獲取穩(wěn)定的按鍵信息，必須要想辦法去掉這種抖動(dòng)。去毛刺的一種常見(jiàn)的方法是在注冊(cè)輸入設(shè)備時(shí)定義一個(gè)定時(shí)器timer，當(dāng)觸發(fā)中斷時(shí)先關(guān)閉I／O中斷，然后啟動(dòng)定時(shí)器，等跳過(guò)毛刺抖動(dòng)以后再去調(diào)用掃描程序得到鍵值，并重新打開(kāi)中斷。按鍵事件被發(fā)送到input子系統(tǒng)核心后通知給用戶進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)查鍵過(guò)程。
4 基于input子系統(tǒng)的事件傳遞機(jī)制
實(shí)現(xiàn)底層驅(qū)動(dòng)程序與用戶進(jìn)程通信的最主要的函數(shù)是input_event(struct input_dev * dev，unsigned int type，unsigned int code，int value)，也是input輸入子系統(tǒng)的核心，其實(shí)現(xiàn)機(jī)制如下。
Linux系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)向系統(tǒng)核心注冊(cè)input_handler，一般將其稱為handler處理器，表示對(duì)輸入事件的具體處理，input_handler為輸入設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口。在執(zhí)行input_register_device注冊(cè)輸入設(shè)備的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)將input_dev結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)中已注冊(cè)的input_
handler進(jìn)行遍歷匹配。與對(duì)應(yīng)的input_handler成功匹配后，Linux內(nèi)核自動(dòng)創(chuàng)建evdev結(jié)構(gòu)體來(lái)表示輸入事件設(shè)備，該結(jié)構(gòu)中包含了input _handle等字段，作為連接input_dev與input_handler的媒介。其中Linux內(nèi)核中與鍵盤(pán)設(shè)備匹配的input_handler代碼為：
static struct input_handler evdev_handler={
．event=evdev_event，
．connect=evdev_connect，
．disconnect=evdev_disconnect，
．fops=＆evdev_fops，
．minor=EVDEV_MINOR_BASE，
．name=“evdev”，
．id_table=evdev_ids，
}；
evdev_event函數(shù)為事件處理函數(shù)，輸入設(shè)備所上報(bào)的事件通過(guò)evdev_handler中的evdev_event函數(shù)包裝成input_event標(biāo)準(zhǔn)輸入格式，并存放在evdev下的evdev_list緩沖區(qū)中，該結(jié)構(gòu)代碼如下：
struct input_event{
struct timeval time； ／／事件發(fā)生的時(shí)間
__u16 type； ／／事件類(lèi)型
__u16 code； ／／子事件
__s32 value； ／／事件發(fā)生的相關(guān)值
}；
用戶進(jìn)程讀取鍵盤(pán)事件時(shí)即會(huì)按照此種特定格式進(jìn)行。值得注意的是，當(dāng)讀取事件為鼠標(biāo)輸入時(shí)，需要先后讀取X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)兩種數(shù)據(jù)，以完成完整的讀取操作。
在Linux系統(tǒng)中，所有的外設(shè)都是通過(guò)虛擬文件系統(tǒng)向應(yīng)用程序提供接口，所以每個(gè)具有獨(dú)立功能的外設(shè)在Linux系統(tǒng)中都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的設(shè)備文件。同時(shí)，在內(nèi)核中代表設(shè)備文件的結(jié)構(gòu)體包含了實(shí)現(xiàn)該設(shè)備功能的特定操作函數(shù)。
完成驅(qū)動(dòng)模塊的安裝之后，Linux系統(tǒng)會(huì)在／devr目錄下自動(dòng)創(chuàng)建輸入事件設(shè)備文件，本文中該設(shè)備名為event0。用戶進(jìn)程打開(kāi)對(duì)應(yīng)的輸入事件設(shè)備文件event0，即可執(zhí)行相應(yīng)的文件操作，如rcad、ioctl等。文件操作函數(shù)最終要進(jìn)入內(nèi)核，并調(diào)用存儲(chǔ)在事件設(shè)備結(jié)構(gòu)體中的
evdev_handler．evdev_fops操作函數(shù)集完成對(duì)應(yīng)的文件操作。
例如用戶進(jìn)程在執(zhí)行rcad操作時(shí)，會(huì)調(diào)用內(nèi)核中evdev_fops->evdev_rcad函數(shù)，先判斷當(dāng)前輸入事件設(shè)備緩沖區(qū)中是否有待讀取的input _event事件。若緩沖區(qū)中無(wú)按鍵事件，進(jìn)程則放入等待隊(duì)列進(jìn)行睡眠，直到有按鍵事件產(chǎn)生并保存到緩沖區(qū)后，將睡眠進(jìn)程喚醒，調(diào)用copy_ to_user復(fù)制函數(shù)完成輸入事件從內(nèi)核空間到用戶空間的拷貝，從而實(shí)現(xiàn)讀取操作。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上分析可以得出，鍵盤(pán)設(shè)備所產(chǎn)生的輸入事件以input子系統(tǒng)為傳遞介質(zhì)，并通過(guò)虛擬文件系統(tǒng)接口得以通知用戶進(jìn)程。本文從鍵盤(pán)的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)出發(fā)，呈現(xiàn)了較為完整的輸入事件由內(nèi)核空間傳遞到用戶空間進(jìn)程的過(guò)程，對(duì)于驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)者了解底層驅(qū)動(dòng)的機(jī)制和更加有效地設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊有著較為重要的意義。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該鍵盤(pán)具有良好的響應(yīng)特性，并實(shí)現(xiàn)了所預(yù)期的功能。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/148054.htm
評(píng)論