嵌入式Linux中基于Qt／Embedded的鍵盤接口設(shè)計

摘要：采用S3C2440處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)，選擇目前比較常用的Qt／Embedded作為圖形界面的開發(fā)語言，設(shè)計了嵌入式系統(tǒng)中的鍵盤接口。在介紹硬件平臺的基礎(chǔ)上，給出了嵌入式Linux下鍵盤設(shè)備驅(qū)動程序的工作過程及實現(xiàn)方法，簡單介紹了Qt／Embedded的架構(gòu)和字符輸入策略，詳細(xì)設(shè)計了Qt鍵盤驅(qū)動插件和應(yīng)用程序。實驗表明，鍵盤驅(qū)動采用Qt的插件系統(tǒng)，具有更好的獨立性和移植性。
關(guān)鍵詞：嵌入式Linux；Qt／Embedded；鍵盤驅(qū)動；S3C2440

引言
隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展，特別是嵌入式處理器運算能力的不斷增強，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于信息家電、移動通信、手持信息設(shè)備以及工業(yè)控制等眾多領(lǐng)域。與此同時，用戶對于嵌入式系統(tǒng)圖形用戶界面的需求也不斷提高。嵌入式Linux作為一種流行的嵌入式系統(tǒng)平臺，它所具備的穩(wěn)定、高效、易裁剪、易移植、硬件支持廣泛等優(yōu)點，結(jié)合其源碼開放的特征，使得Linux在嵌入式操作系統(tǒng)中的地位日益重要。Qt／Embedded是一個完整的自包含GUI和基于 Linux的嵌入式平臺開發(fā)工具，因其面向?qū)ο蟆⒖缙脚_、界面設(shè)計更美觀和友好而得到廣泛的應(yīng)用。Qt／Embedded具有客戶／服務(wù)器模型，直接向幀緩沖寫入數(shù)據(jù)，摒棄了X窗口系統(tǒng)，節(jié)省了內(nèi)存。同時，將外部輸入設(shè)備抽象為鍵盤和鼠標(biāo)輸入事件，底層接口支持鍵盤、GPM鼠標(biāo)、觸摸屏，以及用戶自己定義的設(shè)備等。

1 硬件設(shè)計
電路采用三星S3C2440處理器，實現(xiàn)了4×4矩陣鍵盤的輸入。矩陣鍵盤使用了處理器的4個GPIO和4個中斷，以中斷方式獲取鍵值，對應(yīng)的中斷引腳分別是EINT3、EINT9、EINT11、EINT13。GPIO引腳與矩陣鍵盤的行相連接作為輸入端，中斷引腳與矩陣鍵盤的列相連作為矩陣鍵盤的輸出端。開始時GPIO端輸出為低電平，當(dāng)有按鍵被按下時，按鍵所在列輸出低電平產(chǎn)生中斷，這時可以判斷按鍵所在的列。然后向每一行依次輸入高電平，如果列的輸出端由低電平變成高電平，則可以確定按鍵所在的行，這時鍵值被唯一鎖定。具體電路如圖1所示。

2 LinuX下鍵盤接口驅(qū)動
鍵盤設(shè)備屬于字符設(shè)備，鍵盤驅(qū)動應(yīng)該符合字符設(shè)備驅(qū)動的編寫模式。Linux采用內(nèi)核模塊機制，當(dāng)系統(tǒng)運行的時候驅(qū)動程序可以以模塊的形式動態(tài)地加載和卸載，既方便了驅(qū)動的調(diào)試，又縮短了開發(fā)周期。在驅(qū)動中必須實現(xiàn)static int_init my_kb_init(void)函數(shù)和stat-
ic void_exit my_kb_exit(void)函數(shù)。static int_init my_kb_init(void)函數(shù)在內(nèi)核加載鍵盤驅(qū)動時被調(diào)用，注冊模塊為以后調(diào)用模塊函數(shù)預(yù)先做準(zhǔn)備，同時完成字符設(shè)備的注冊，分配主設(shè)備號，設(shè)置中斷類型，安裝中斷函數(shù)，并且將所有中斷禁止。static void_exit my_kb_ exit(void)函數(shù)在卸載模塊時被調(diào)用，用于撤銷初始化函數(shù)所做的一切，否則在系統(tǒng)重新引導(dǎo)之前一些東西會殘留在系統(tǒng)中，導(dǎo)致模塊重新加載失敗。


鍵盤驅(qū)動中主要包括以下幾個子模塊：中斷處理子模塊、鍵盤掃描子模塊、消抖處理和組合鍵子模塊、重復(fù)按鍵子模塊等。驅(qū)動工作流程如圖2所示。


按鍵的識別主要是在中斷處理子模塊中完成的。當(dāng)系統(tǒng)有按鍵被按下時，驅(qū)動程序先關(guān)掉中斷，然后掃描鍵盤，確定哪個鍵按下，鍵盤按下和抬起都有中斷發(fā)生，這樣可以為用戶提供按下和抬起標(biāo)志，以判斷按鍵是單鍵按下還是多鍵齊按。在消抖處理和組合鍵子模塊中，加入Linux內(nèi)核定時器，鍵盤定時掃描，消除抖動得到穩(wěn)定鍵值。重復(fù)按鍵子模塊是根據(jù)Linux內(nèi)部的定時器，設(shè)置自動重復(fù)開始延時和自動重復(fù)延時，鍵盤按下后根據(jù)延時來完成按鍵事件，鍵值存入隊列供應(yīng)用程序讀取。