基于Small RTOS51的PS/2鍵盤驅(qū)動程序開發(fā)

引言

　　隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，嵌入式軟件設(shè)計向軟件平臺靠近，單片機軟件設(shè)計不再是單一線程結(jié)構(gòu)方式，而是逐步采用多任務(wù)的設(shè)計思想。實時操作系統(tǒng)使得實時應(yīng)用程序的設(shè)計、擴展和維護變得更容易，無需大的改動就可以增加新的功能。然而隨著任務(wù)的增加，要求輸入的數(shù)據(jù)也會增加，類型也呈多樣化。如果仍然用矩陣式掃描鍵盤，勢必浪費單片機巨大的資源，且增加了成本。若用PC機標準PS/2鍵盤取而代之，將可解決以上矛盾。本文介紹基于實時操作系統(tǒng)Small RTOS51的PS/2鍵盤驅(qū)動程序的設(shè)計，具有響應(yīng)快，移植性強，占用資源少等優(yōu)點。

1 驅(qū)動的設(shè)計

　　驅(qū)動的實現(xiàn)一般可用以下幾種方法：① 使用任務(wù)編寫；② 使用消息編寫；③ 使用信號量編寫。PS/2鍵盤既不需要CPU周期服務(wù)，又不具有自己的中斷設(shè)備,但為了實現(xiàn)實時響應(yīng)，本驅(qū)動采用中斷方式,利用全局變量傳遞數(shù)據(jù)，并在中斷服務(wù)程序喚醒處理任務(wù)。

1.1 中斷服務(wù)程序

　　驅(qū)動程序使用中斷接收按鍵的部分掃描碼，并使用全局變量緩存它們。使用一個任務(wù)處理這些掃描碼來獲取按鍵鍵值。通過對各種按鍵掃描碼的分析，可將掃描碼分為下列3種情況：a. 普通按鍵。通碼為唯一標識自己的1個字節(jié)；斷碼為2個字節(jié)。第1字節(jié)為F0H，第2字節(jié)為通碼。b. 功能鍵，如CTR。通碼第1字節(jié)為E0H，第2字節(jié)為區(qū)別于其他按鍵的標識碼；斷碼有3個字節(jié)，分別為E0H、F0H和標識碼。c. 組合鍵，如G。得到G的按鍵順序是：按shift，按g，釋放g,最后釋放shift。所以掃描碼應(yīng)為：12H，34H，F(xiàn)0H，34H，F(xiàn)0H，12H。

　　由以上分析可知，無論是何種按鍵，只要知道掃描碼的前兩個字節(jié)，就可以確定哪個按鍵或那些組合鍵被按下，并可通過查表找到相應(yīng)的ASCII碼。這樣，只接收2個字節(jié)，就可大大減少中斷次數(shù)，節(jié)省CPU資源。中斷程序如下： 

void Receive() interrupt 0 { 
　　IE0=0; 
　　dat>>=1; //接收數(shù)據(jù)，低→高 
　　if(sda) dat|=0x80; 
　　count++; 
　　if(count==num) { 
　　　　if(num==9) { 
　　　　　　temp[0]=dat; 
　　　　　　num=20; 
　　　　} 
　　　　else { 
　　　　　　temp[1]=dat; 
　　　　　　IE&=0xfe; 
　　　　　　count=0; 
　　　　　　num=9; 
　　　　　　OSSendIntSignal(KeyCodeTranst_ID); 
　　　　　　OSIntExt(); 
　　　　} 
　　} 
} 

　　程序首先按照Small RTOS51的中斷編寫規(guī)范調(diào)用宏OS_Int_ENTER（）。如果用戶禁止中斷嵌套管理（EN_OS_Int_ENTER＝0），那么不必調(diào)用宏。接著，接收掃描碼的前面兩個字節(jié)，并存放在數(shù)組temp[2]中。當判斷接收完畢（count==20）時，就要將接收中斷關(guān)閉，以拒絕接收鍵盤發(fā)送后面的掃描碼。 然后， 直接調(diào)用 OSSendInt Signal(KeyCodeTranst_ID)，使鍵碼轉(zhuǎn)換處理任務(wù)就緒。最后，根據(jù)Small RTOS51的中斷編寫規(guī)范調(diào)用函數(shù)OSIntExt()，通知退出中斷服務(wù)程序并進行任務(wù)切換。 

1.2 鍵碼處理任務(wù)設(shè)計

　　這個任務(wù)完全可以在中斷服務(wù)中完成，但為了避免接收掃描碼的后面部分，在接收到前兩個字節(jié)后，必須進行一定的延時。若放在中斷服務(wù)中完成，會增加中斷延時。鍵碼處理任務(wù)設(shè)計主要完成從中斷服務(wù)程序返回的掃描碼的前兩個字節(jié)，判斷按鍵屬于何種類型，并通過查表找到相應(yīng)的ASCII碼。任務(wù)源代碼如下： 

KeyCodeTranst() { 
　　uint8Key; 
　　PS2Int();//鍵盤初始化 
　　OSQCreate(Key_ASCII,16);//創(chuàng)建存放按鍵ASCII碼數(shù)據(jù)隊列 
　　while(1) { 
　　　　OSWait(K_SIG,0);//等待按鍵 
　　　　IE&=0x0fe;//屏蔽無用掃描碼 
　　　　if(temp[1]==0xf0&&temp[0]!=0xe0)Key=noshift[temp[0]];//鍵碼轉(zhuǎn)換 
　　　　else if(temp[0]==0xe0&&temp[1]!=0xf0)Key=noshift[temp[1]]; 
　　　　else if(temp[0]==0x12||temp[0]==0x59)Key=addshift[temp[1]]; 
　　　　OSWait(K_TMO,5);//延時5個滴答 
　　　　IE0=0; 
　　　　IE|=0x01;//準備接收下一個按鍵 
　　　　OSQPost(Key_ASCII,Key);//發(fā)送ASCII碼 
　　} 
} 

　　任務(wù)首先創(chuàng)建一個存放按鍵ASCII碼的消息隊列，然后對PS/2鍵盤初始化PS2Int()。初始化中，可以簡單地開始所使用的中斷，也可以在該函數(shù)中加上其他一些用戶程序。

　　下面服務(wù)函數(shù)開始進入一個無限循環(huán)中。OSWait(K_SIG,0);是等待信號，當中斷程序接收完掃描碼時，會通過函數(shù)OSSendIntSignal(KeyCodeTranst_ID)喚醒該任務(wù)。此時數(shù)組temp[2]中存放當前按鍵掃描碼的前兩個字節(jié)：

　　若temp[1]為0xf0,且temp[0]不等于0xe0，則說明是普通按鍵，可通過查表noshift[temp[0]]，找到相應(yīng)的ASCII碼；

　　若temp[0]為0xe0且temp[0]不等于0xf0，則說明是功能鍵，可通過查表noshift[temp[1]]，找到相應(yīng)的ASCII碼；

　　若temp[0]為0x12或0x59，則說明是shift與一個普通鍵的組合鍵，可通過查表addshift[temp[1]]，找到相應(yīng)的ASCII碼。

　　隨后關(guān)接收按鍵中斷，調(diào)用函數(shù)OSWait(K_TMO，5)，延時5個時鐘周期，以屏蔽按鍵剩余的掃描碼。最后，將得到的按鍵ASCII碼發(fā)送到消息隊列中去，等待其他任務(wù)作相應(yīng)的處理。 

2 驅(qū)動的移植及使用

　　本驅(qū)動程序用51系列單片機的資源,使1個中斷（外部中斷0）和1個普通I/O口，分別與PS/2接口的CLK和SDA相連。在移植時必須首先在config.h中定義CLK和SDA，例如： 

SbitSDA=P1^0; 
SbitCLK=P3^2; 

還要定義鍵碼處理任務(wù)的優(yōu)先級，＃define KeyCodeTranst_ID 0。這些定義后，就可將驅(qū)動程序移到操作系統(tǒng)中使用。使用時不必知道具體如何實現(xiàn)，直接調(diào)用OSQPend(&Val_Key，Key_ASCII，0)獲取按鍵的ASCII碼，再根據(jù)ASCII碼作相應(yīng)處理即可。

結(jié)語 

　　本驅(qū)動程序沒有對PS/2鍵盤作初始化。因為只要通電，PS/2鍵盤就會按默認設(shè)置進行初始化。既然沒有初始化，小鍵盤只能作相應(yīng)的功能鍵使用，而不能作數(shù)字鍵使用。有興趣者可將初始化程序補充完整。

參考文獻
[1] 陳明計，等．嵌入式實時操作系統(tǒng)Small RTOS51原理及應(yīng)用．北京：北京航空航天大學出版社，2004. 
[2] 張曉輝．嵌入式操作系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā). 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學校學報，2005(3). 
[3] 鄭煒，等．單片機系統(tǒng)中PS/2鍵盤驅(qū)動程序設(shè)計．單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2005(4). 
[4] 李華，等． MCS-51單片機實用接口技術(shù)． 北京：北京航空航天大學出版社，1993