基于嵌入式Linux的矩陣鍵盤驅(qū)動程序研究與開發(fā)
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2 嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動程序
在Linux內(nèi)核源代碼中，各種驅(qū)動程序的代碼量占據(jù)了整個Linux代碼的85％?？梢姡琇inux設(shè)備驅(qū)動在整個操作系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。設(shè)備驅(qū)動是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機器硬件之間的接口，它們控制著設(shè)備的操作動作，并且提供了一組API接口給應(yīng)用程序，使得應(yīng)用程序能夠與這個設(shè)備互動。而且，設(shè)備驅(qū)動為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是1個設(shè)備文件，應(yīng)用程序就可以像操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進(jìn)行操作。在Linux操作系統(tǒng)中，通常將外圍設(shè)備分為3種類型：字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
而在Linux操作系統(tǒng)中，還有一類設(shè)備被定義為“平臺設(shè)備”，通常So(System on Chip)系統(tǒng)中集成的獨立的外設(shè)單元都被當(dāng)作平臺設(shè)備來處理，這里把4×5的矩陣鍵盤也定義為平臺設(shè)備。所謂的“平臺設(shè)備”并不是與字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并列的概念，而是Linux系統(tǒng)提供的一種附加手段，例如，鍵盤驅(qū)動，它本身是字符設(shè)備，但也將其歸納為平臺設(shè)備。
另外，鍵盤又屬于輸入設(shè)備，Linux內(nèi)核提供了輸入子系統(tǒng)，如鍵盤、觸摸屏、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備都可以利用輸入子系統(tǒng)的接口函數(shù)來實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動。輸入子系統(tǒng)由核心層(Input Core)、驅(qū)動層和事件處理層(EventHandler)三部分組成。在Linux內(nèi)核中，使用輸入子系統(tǒng)實現(xiàn)輸入設(shè)備驅(qū)動的時候，驅(qū)動的核心工作是向系統(tǒng)報告按鍵、觸摸屏、鼠標(biāo)等輸入事件。而不再需要關(guān)心文件操作接口，因為輸入子系統(tǒng)已經(jīng)完成了文件操作接口。通過輸入子系統(tǒng)，實現(xiàn)輸入設(shè)備驅(qū)動時只需要完成以下工作：
(1)在模塊加載函數(shù)中告知輸入子系統(tǒng)輸入設(shè)備可以報告的事件。例如，可通過_set_bit(EV_KEY，input_dex，一>evbit)來告知輸入子系統(tǒng)該設(shè)備可報告按鍵事件。
(2)在模塊加載函數(shù)中注冊輸入設(shè)備。注冊函數(shù)為：int input_register_device(struct input_dev*dev)；
(3)當(dāng)有輸入事件發(fā)生時，如按鍵按下／抬起、觸摸屏被觸摸／抬起／移動時，通過input_report_xxx()報告發(fā)生的事件及對應(yīng)的鍵值、坐標(biāo)等狀態(tài)。主要的事件類型包括EV_KEY(按鍵事件)、EV_REL(相對值，如鼠標(biāo)移動，報告相對于最后一次位置的偏移)和EV_ABS(絕對值，如觸摸屏)。用于報告EV_KEY事件的函數(shù)為：void input_report_key(struct input_dev*dev，un―signed int code，int value)；
(4)在模塊卸載函數(shù)中注銷輸入設(shè)備。注銷輸入設(shè)備的函數(shù)為：void input_unregister_device(struct in―put_dev*dev)；本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/152522.htm
3 矩陣鍵盤驅(qū)動中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
首先，定義一個整型數(shù)組osk_keymap[]用來定義按鍵映射表，把20個按鍵返回的碼值映射成內(nèi)核中標(biāo)準(zhǔn)的鍵碼，這樣有利于與上層應(yīng)用程序的交互。通過KEY(col，row，code)宏定義來實現(xiàn)映射關(guān)系，如要把第2行第4列的按鍵映射為回車鍵，則通過KEY(3，1，KEY_ENTER)便可實現(xiàn)。其中KEY_ENTER是內(nèi)核中定義的標(biāo)準(zhǔn)的鍵碼。
其次，定義矩陣鍵盤的設(shè)備結(jié)構(gòu)體omap_kp，其定義如下：
4 矩陣鍵盤驅(qū)動程序設(shè)計及測試
首先，實現(xiàn)矩陣鍵盤驅(qū)動的加載和卸載函數(shù)，分別通過調(diào)用platform_drivet_register()和platform_driV―er_unregister()實現(xiàn)矩陣鍵盤作為一個平臺設(shè)備的注冊和注銷。
其次，實現(xiàn)矩陣鍵盤驅(qū)動的探測和移除函數(shù)。在探測函數(shù)中，初始化行數(shù)、列數(shù)、中斷號以及按鍵映射表。然后分配內(nèi)存空間和輸入設(shè)備，初始化omap_kp這個設(shè)備結(jié)構(gòu)體和輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)體input_dev，初始化定時器，設(shè)置輸入設(shè)備可以報告的事件類型，并注冊輸入設(shè)備。最后申請中斷，申請中斷成功后，使能中斷。移除函數(shù)則完成相反的工作。
最后，實現(xiàn)矩陣鍵盤驅(qū)動的核心部分，也就是中斷部分。眾所周知，在Linux的中斷處理中分為2部分，分別是頂半部(top half)和底半部(bottom half)。頂半部完成盡可能少的比較緊急的功能，它只是簡單地讀取寄存器中的中斷狀態(tài)并清除中斷標(biāo)志后就進(jìn)行“登記中斷”的工作?！暗怯浿袛唷币馕吨鴮⒌装氩刻幚沓绦驋斓皆撛O(shè)備的底半部執(zhí)行隊列中去。這樣。頂半部執(zhí)行的速度就會很快，可以服務(wù)更多的中斷請求。底半部，是實現(xiàn)中斷處理的真正部分，它來完成一些延緩的耗時任務(wù)，首先通過列掃描法檢測各個按鍵狀態(tài)有沒有變化，若有變化再判斷是哪一列哪一行發(fā)生變化，按鍵的行和列確定以后，通過鍵值映射表來查找其有沒有對應(yīng)的鍵值；若有則通過input_report_key()向內(nèi)核報告按鍵的鍵值；否則，對應(yīng)的按鍵沒有定義鍵值，向內(nèi)核報告為假按鍵(Spurious Key)。然后，延時(1／20)Hz再判斷按鍵是否抬起。
驅(qū)動開發(fā)完成后，以模塊方式加入到內(nèi)核，并在MiniGui和Qtopia下進(jìn)行了測試，在Qtopia下測試結(jié)果如圖2所示，證明矩陣鍵盤驅(qū)動工作正常、有效。
5 結(jié) 語
在此介紹了基于0MAP5912和嵌入式Linux的一種矩陣鍵盤驅(qū)動的工作原理和開發(fā)方案。該驅(qū)動以靜態(tài)方式加入內(nèi)核后，通過測試證明矩陣鍵盤驅(qū)動工作穩(wěn)定、高效，在MiniGui和Qtopia的記事本中，都能正確顯示正確的鍵值，基本上實現(xiàn)了其功能，并成功地應(yīng)用于所開發(fā)的嵌入式語音識別系統(tǒng)中。
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