Windows CE.Net下的矩陣鍵盤開發(fā)設(shè)計(jì)

　　3.3  矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)重要函數(shù)設(shè)計(jì)

　　流接口驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)就是把外設(shè)的使用傳遞給應(yīng)用程序。這是通過把設(shè)備表示為文件系統(tǒng)的一個(gè)特殊文件來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)流接口的驅(qū)動(dòng)程序都必須實(shí)現(xiàn)一組標(biāo)準(zhǔn)的接口函數(shù)。由于矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)采用了流驅(qū)動(dòng)模式設(shè)計(jì)，故矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)使用標(biāo)準(zhǔn)的流驅(qū)動(dòng)接口函數(shù)，也稱“矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)的DLL接口”。DLL接口的具體描述如表1所列。

　　表1  矩陣鍵盤流驅(qū)動(dòng)程序的DLL接口

　　矩陣鍵盤作為一種輸入設(shè)備與其他外圍設(shè)備有很大的區(qū)別，應(yīng)用層不能對(duì)其發(fā)布命令來操作它。因此一般流驅(qū)動(dòng)接口函數(shù)中對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的接口函數(shù)在矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)中只是作了保留，并未有實(shí)質(zhì)性的功能。接口函數(shù)中比較重要的是PWR_Init和PWR_DllEntry。下面簡(jiǎn)單介紹這兩個(gè)函數(shù)：

　　①  PWR_DllEntry。驅(qū)動(dòng)程序的入口函數(shù)，當(dāng)Windows CE.NET加載或斷開DLL時(shí)調(diào)用，其中dwReason指明了調(diào)用的原因。
　　②  PWR_Init。接口函數(shù)PWR_Init完成矩陣鍵盤流驅(qū)動(dòng)程序的初始化，首先完成矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)涉及的CPU的I/O口寄存器和中斷控制寄存器的地址映射工作。接下來設(shè)置中斷服務(wù)線程優(yōu)先級(jí)，最后創(chuàng)建中斷服務(wù)線程和初始化I/O口。

　　3.4  矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)中斷處理設(shè)計(jì)

　?。?） 矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理概述

　　矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)的主要作用就是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外部按鍵中斷，一旦發(fā)現(xiàn)外部有鍵按下就向內(nèi)核發(fā)送鍵盤消息實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入功能。鍵盤驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建了中斷服務(wù)線程和4個(gè)鍵盤中斷事件，每行按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)鍵盤中斷事件。有鍵被按下時(shí)，中斷服務(wù)例程得到對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)識(shí)符并報(bào)告給系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度進(jìn)程，同時(shí)產(chǎn)生鍵盤中斷事件，鍵盤中斷服務(wù)線程響應(yīng)鍵盤中斷事件，開始掃描矩陣鍵盤。根據(jù)產(chǎn)生的中斷事件類型不同，可以首先確定被按下鍵的行位置。由于鍵盤被按下后，該鍵對(duì)應(yīng)的行和列被連通，因此根據(jù)判斷各列對(duì)應(yīng)的I/O口的電平，可以得到被按下鍵的列位置；得到按鍵的準(zhǔn)確位置后，通過向操作系統(tǒng)發(fā)送鍵盤消息KEYBD_EVENT,實(shí)現(xiàn)一次鍵盤輸入。循環(huán)掃描鍵盤，直到按鍵被彈起則發(fā)送KEYEVENTF_KEYUP事件。響應(yīng)鍵盤中斷輸入的整個(gè)流程如圖2所示。

　　     圖2  響應(yīng)鍵盤中斷輸入流程圖

　　實(shí)際上，矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)就是鍵盤中斷處理的設(shè)計(jì)。下面就對(duì)矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)中的中斷處理設(shè)計(jì)作詳細(xì)的介紹。

　?。?）  在OAL層加入中斷源

　　矩陣鍵盤采用4路I/O口中斷，每路中斷對(duì)應(yīng)1個(gè)中斷源。矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)首先要在OAL層加入這些中斷源。以其中一路中斷為例：
　　#define SYSINTR_KEYONE(SYSINTR_FIRMWARE+0)
　　
　　（3）  中斷服務(wù)例程（ISR）設(shè)計(jì)

　　本鍵盤驅(qū)動(dòng)將GPIO_6、GPIO_7、GPIO_16、GPIO_17四個(gè)I/O口作為中斷I/O口。有鍵被按下時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)I/O中斷，內(nèi)核首先進(jìn)入異常中斷處理程序，由它屏蔽所有中斷，再調(diào)用中斷服務(wù)例程ISR得到該中斷的邏輯中斷標(biāo)識(shí)。鑒于ISR的任務(wù)比較單一，ISR通常都要求越短、越快越好。矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)的ISR設(shè)計(jì)如下：
　　if(v_pGPIOReg﹥GEDR_x & GPIO_6) {//中斷觸發(fā)
　　　　v_pGPIOReg﹥GEDR_x = GPIO_6;//清除中斷
　　　　return SYSINTR_KEYONE;//返回中斷標(biāo)識(shí)}

　　其他三路中斷的ISR設(shè)計(jì)與此類似。
　　
　　（4）  中斷服務(wù)線程（IST）設(shè)計(jì)

　　中斷服務(wù)例程以鍵盤中斷的邏輯中斷標(biāo)識(shí)符形式返回給系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度進(jìn)程，中斷服務(wù)線程則在矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)中負(fù)責(zé)具體中斷處理。因?yàn)橹袛喾?wù)例程較小，并且只做很少的處理工作，中斷服務(wù)線程就必須完成大多數(shù)中斷處理工作，功能主要包括響應(yīng)中斷、掃描按鍵位置、發(fā)送鍵盤消息等。
矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)的IST設(shè)計(jì)如下：矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)了4個(gè)中斷事件HANDLE hKEYEvents[4]，分別對(duì)應(yīng)矩陣鍵盤4行產(chǎn)生的中斷。在矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)的IST中，調(diào)用CreateEvent函數(shù)創(chuàng)建4個(gè)事件對(duì)象，接著調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)InterruptInitialize完成中斷和事件的關(guān)聯(lián)并使能中斷。完成這些初始化工作后，就可以調(diào)用WaitForMultipleObjects (hKEYEvents)函數(shù)進(jìn)入鍵盤事件的等待隊(duì)列中。當(dāng)有事件被捕獲后，根據(jù)不同的事件類型進(jìn)入不同的鍵盤掃描處理程序（以其中一路中斷為例）：
　　switch (dwEventWAIT_OBJECT_0){//事件類型
　　case 0://第1行鍵盤有鍵按下
　　v_pGPIOReg﹥GPDR_x &= ~ (GPIO_13);//設(shè)為輸入
　　v_pGPIOReg﹥GPDR_x |= (GPIO_6);//中斷I/O輸出
　　v_pGPIOReg﹥GPCR_x |= (GPIO_6);//輸出低電平
　　while(!(v_pGPIOReg﹥GPLR_x & GPIO_13)) {//掃描矩陣鍵盤，判斷按鍵列位置
　　　　if(num==1)//第1次連發(fā)延時(shí)400 ms
　　　　　　Sleep(400);
　　　　else
　　　　　　Sleep(100)；//按鍵延時(shí)去抖
　　　　if(!(v_pGPIOReg﹥GPLR_x & GPIO_13)){//列位置
　　　　　　keybd_event(0 ,0x71, 0, 0);//發(fā)鍵盤消息
　　　　　　num++;//連發(fā)計(jì)數(shù)
　　　　}
　　　　else{
　　　　　　if((v_pGPIOReg->GPLR_x & GPIO_13)&&num>0){
　　　　　　　　num=0;//按鍵彈起
　　　　　　　　keybd_event(0,0x71, KEYEVENTF_KEYUP, 0);}
　　　　}
　　}

　　中斷處理完成后恢復(fù)I/O口的初始電平，調(diào)用InterruptDone函數(shù)恢復(fù)中斷，使其能響應(yīng)下一次同樣的中斷。

　　編者注：驅(qū)動(dòng)程序源碼見本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

　　結(jié)語

　　隨著嵌入式設(shè)備應(yīng)用的日益廣泛，特別是微軟的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE.NET的普及，Windows CE.NET下矩陣鍵盤設(shè)計(jì)得到了越來越多開發(fā)者的重視。本文所討論的Windows CE.NET下矩陣鍵盤設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單、高效、實(shí)用。特別適合于I/O口資源充足的嵌入式PDA上，現(xiàn)已成功應(yīng)用于某衛(wèi)星定位系統(tǒng)的鍵盤設(shè)計(jì)上。