新興微型光學(xué)手指導航模組的嵌入式系統開(kāi)發(fā)

　　具有EOS的軟件系統，OFN驅動(dòng)程序需要遵循相應EOS公用驅動(dòng)程序的編寫(xiě)、調試、加/卸載要求，如Windows CE/Mobile的單/雙層、本地/流接口驅動(dòng)、動(dòng)態(tài)庫形式，ARMLinux的字符設備驅動(dòng)、動(dòng)態(tài)加/卸載、VxWorks的I/O設備驅動(dòng)等。OFN驅動(dòng)程序傳播的是系統公用的人機交互輸入信息，必須為公用驅動(dòng)程序。EOS驅動(dòng)程序可以劃分為專(zhuān)用驅動(dòng)程序或公用驅動(dòng)程序兩大類(lèi)，公用驅動(dòng)程序軟件要求很高，需要根據具體EOS的特點(diǎn)和要求，認真編寫(xiě)、調試和測試。

　　3 微型光學(xué)手指導航模組應用實(shí)踐

　　在各類(lèi)嵌入式應用系統中開(kāi)發(fā)使用OFN模組，軟硬件體系設計的核心是OFN驅動(dòng)程序的實(shí)現，其關(guān)鍵在于OFN數據信息的實(shí)時(shí)采集和具體EOS下公用信息的形成。下面針對一些最常見(jiàn)的OFN應用開(kāi)發(fā)設計實(shí)踐，加以闡述。其中涉及的I2C、SPI、UART、LCD（Liquid Crystal Display）、定時(shí)器（Timer）、GPIO（General Port Input/Output）等的軟件驅動(dòng)操作，限于篇幅，這里不再著(zhù)重說(shuō)明。

　　3.1 工業(yè)測控/儀表儀器應用

　　工農業(yè)過(guò)程控制、儀表儀器設備、器件性能檢測等軟件體系或微型ERTOS下的OFN應用，可以采用外部事件中斷或定時(shí)器查詢(xún)的方式，在其中斷服務(wù)程序中直接操作I2C或SPI總線(xiàn)，高效地從OFN中獲得手指觸控信息，并進(jìn)行屏幕指示、操作控制或數據的存儲、轉發(fā)等活動(dòng)。

　　下面的例程代碼（見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )版）展示了ARM926T內核的S3C2440微處理器平臺上測試OFN模組A2815性能的情形。中斷服務(wù)程序中進(jìn)行I2C或SPI總線(xiàn)操作，獲得手指觸控信息，在LCD屏上以“鼠標”形式隨動(dòng)顯示，并通過(guò)UART接口上傳數據給PC機。

　　3.2 Nucleus MTK手機應用

　　聯(lián)發(fā)科技MediaTek推出的各種款式功能手機，以高度的性?xún)r(jià)比具有極高的市場(chǎng)份額，其內核是ARM7EJS或ARM9EJS微處理器，在MentorATI的優(yōu)先級搶占調度和時(shí)間片輪轉的多任務(wù)ERTOS--Nucleus基礎上，形成了完整的人機接口MMI（Man Machine Interface）應用程序體制，俗稱(chēng)“MTK”。Nucleus MTK多數情況下采用可管理的逐級中斷機制：低級中斷LISR（Lower ISR）→高級中斷HISR（High ISR）→中斷任務(wù)處理ISR（Interrupt Serve Routine）。ISR可以與其他任務(wù)進(jìn)行通信或同步的交互。

　　Nucleus MTK系統不支持鼠標，但支持鍵盤(pán)和觸摸屏操作，而觸摸屏操作最終歸結在鍵盤(pán)操作上。因此在Nucleus MTK下應用OFN模組，需要把OFN的“觸控”信息轉換為“方向動(dòng)作”信息，進(jìn)而廣播為可以公用的“方向按鍵”信息，從而為多數現有的和未來(lái)的應用程序所共享。不容忽視的是必須實(shí)現高度頻繁的OFN信息與緩慢的方向按鍵之間的合理匹配，可以通過(guò)均值濾波和邏輯分析進(jìn)行取舍算法達到這一目的。

　　需要注意的是，Nucleus MTK軟件體系層次和等級較為嚴格，高低層之間除了通信、同步和信息傳遞，一般不允許函數互相調用；同時(shí)，為保證中斷響應的及時(shí)性，不應在中斷服務(wù)程序中作過(guò)多的停留，因此傳統的設備驅動(dòng)及其分析處理需要放在不同的層次上，按輕重緩急，分別加以實(shí)現。

　　按照上述Nucleus MTK的設備驅動(dòng)規范和OFN信息的運用機理，設計OFN模組的Nucleus MTK軟件應用如下：定義OFN特定消息結構，分配中斷形式和總線(xiàn)接口；實(shí)時(shí)獲取OFN移動(dòng)信息，取舍處理后，打包成OFN消息包，上傳MMI應用處理層；MMI應用處理層拆包分析，變換成方向按鍵的“按下”和“釋放”消息，進(jìn)而廣播給整個(gè)系統。相關(guān)的關(guān)鍵程序開(kāi)發(fā)如下：

　?、?基本設置。增加全局操作常量MSG_ID_MMI_OFN_MOVE_REQ，定義OFN消息結構體ofn_hdr_ind_struct{LOCAL_PARA_HDR, kal_uint8 Direction}，并在系統自定義設備驅動(dòng)的初始化文件中加入對OFN初始化函數的調用。

　?、?底層驅動(dòng)程序設計。限于篇幅，這里僅列出I2C接口的定時(shí)器中斷查詢(xún)實(shí)現。

　?、?公用信息形成。在上層主要程序文件MMITask.c中添加代碼。

　　3.3 Windows CE/Mobile應用

　　Windows CE/Mobile是一款在嵌入式系統，特別是智能手機中，廣泛應用的EOS。Windows CE/Mobile按照“物理中斷IRQ（Interrupt ReQuest）→邏輯中斷SYSINTR（System Interrupt）→中斷服務(wù)線(xiàn)程IST（Interrupt Serve Thread）”的層層映射方式進(jìn)行中斷處理，其設備驅動(dòng)程序以用戶(hù)態(tài)下的DLL（Dynamic Link Library）文件形式存在，區分為本地與流接口驅動(dòng)、獨立與雙層驅動(dòng)，可以在系統啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載或動(dòng)態(tài)加載。啟動(dòng)時(shí)加載的驅動(dòng)程序，需要特別進(jìn)行注冊表的配置添加。

　　OFN模組及其應用特點(diǎn)決定了在Windows CE/Mobile下，其驅動(dòng)程序宜設計為獨立的本地驅動(dòng)形式，并在系統啟動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)加載。Windows CE/Mobile支持鼠標操作，有鼠標消息結構體的系統定義，可以用來(lái)簡(jiǎn)化OFN的驅動(dòng)程序。OFN模組的Windows CE/Mobile軟件應用可以完全在驅動(dòng)程序中實(shí)現，中斷服務(wù)程序的編寫(xiě)和系統注冊表的配置添加是OFN模組Windows CE/Mobile驅動(dòng)程序設計的關(guān)鍵。以I2C總線(xiàn)接口、外部中斷事件觸發(fā)方式說(shuō)明OFN模組Windows CE/Mobile驅動(dòng)程序的具體實(shí)現，核心微處理器為ARM926T內核的S3C2440。

　　3.4 ARMLinux/Android應用

　　ARMLinux/Android是一個(gè)源碼開(kāi)放、音/視頻性能優(yōu)良、網(wǎng)絡(luò )功能強大、易于擴展開(kāi)發(fā)的EOS及其應用體系，一經(jīng)推出就在便攜式移動(dòng)通信、微型筆記本電腦等諸多領(lǐng)域得到了廣泛運用。其底層多是基于CortexA8/A9、ARM1176、ARM9EJS等內核的微處理器。Linux下設備驅動(dòng)規范是將設備視作文件操作，稱(chēng)為“設備文件”，應用十分方便。其設備驅動(dòng)程序分為字符型、塊型和網(wǎng)絡(luò )型三類(lèi)，嵌入式系統的大多數外設或接口都可以作為字符型設備進(jìn)行驅動(dòng)。根據應用的特點(diǎn)，Linux將所有輸入設備歸為可以數據緩沖的鏈表結構的字符型輸入子類(lèi)（Input），包括鼠標、鍵盤(pán)、觸摸屏等，其中鼠標類(lèi)驅動(dòng)（mousedev）架構體系十分完備。ARMLinux/Android體系的這些特征，使得OFN模組的驅動(dòng)應用開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便了很多：可以按照鼠標類(lèi)驅動(dòng)的實(shí)例化方式，快速實(shí)現OFN的驅動(dòng)程序設計。Linux驅動(dòng)可以動(dòng)態(tài)加載，也可以在啟動(dòng)時(shí)加載；OFN設備使用頻繁，宜選擇啟動(dòng)時(shí)加載。這里以常見(jiàn)的TI推出的CortexA8內核的OMAP3530微處理器平臺為例，關(guān)鍵的程序代碼略--編者注。

　　4 結語(yǔ)

　　光學(xué)手指導航模組，性能高度集成，成本低，形體小，在嵌入式應用系統中備受青睞。只要按照各種嵌入式應用體系的具體特點(diǎn)，遵循各類(lèi)嵌入式體系及其操作系統下驅動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)規律，并因地制宜，具體情況具體分析，就可以無(wú)縫地將其融入到各個(gè)已有的嵌入式應用軟硬件體系中，并拓展到新的嵌入式應用產(chǎn)品中。不斷豐富完善的微型光學(xué)手指導航模組，應用前景極好，推動(dòng)著(zhù)人機輸入界面的深遠變革和長(cháng)足發(fā)展。