基于嵌入式Linux的矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)程序研究與開(kāi)發(fā)
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2 嵌入式Linux設備驅動(dòng)程序
在Linux內核源代碼中，各種驅動(dòng)程序的代碼量占據了整個(gè)Linux代碼的85％?？梢?jiàn)，Linux設備驅動(dòng)在整個(gè)操作系統中起著(zhù)舉足輕重的作用。設備驅動(dòng)是操作系統內核和機器硬件之間的接口，它們控制著(zhù)設備的操作動(dòng)作，并且提供了一組API接口給應用程序，使得應用程序能夠與這個(gè)設備互動(dòng)。而且，設備驅動(dòng)為應用程序屏蔽了硬件的細節，在應用程序看來(lái)，硬件設備只是1個(gè)設備文件，應用程序就可以像操作普通文件一樣對硬件設備進(jìn)行操作。在Linux操作系統中，通常將外圍設備分為3種類(lèi)型：字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備。
而在Linux操作系統中，還有一類(lèi)設備被定義為“平臺設備”，通常So(System on Chip)系統中集成的獨立的外設單元都被當作平臺設備來(lái)處理，這里把4×5的矩陣鍵盤(pán)也定義為平臺設備。所謂的“平臺設備”并不是與字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備并列的概念，而是Linux系統提供的一種附加手段，例如，鍵盤(pán)驅動(dòng)，它本身是字符設備，但也將其歸納為平臺設備。
另外，鍵盤(pán)又屬于輸入設備，Linux內核提供了輸入子系統，如鍵盤(pán)、觸摸屏、鼠標等輸入設備都可以利用輸入子系統的接口函數來(lái)實(shí)現設備驅動(dòng)。輸入子系統由核心層(Input Core)、驅動(dòng)層和事件處理層(EventHandler)三部分組成。在Linux內核中，使用輸入子系統實(shí)現輸入設備驅動(dòng)的時(shí)候，驅動(dòng)的核心工作是向系統報告按鍵、觸摸屏、鼠標等輸入事件。而不再需要關(guān)心文件操作接口，因為輸入子系統已經(jīng)完成了文件操作接口。通過(guò)輸入子系統，實(shí)現輸入設備驅動(dòng)時(shí)只需要完成以下工作：
(1)在模塊加載函數中告知輸入子系統輸入設備可以報告的事件。例如，可通過(guò)_set_bit(EV_KEY，input_dex，一>evbit)來(lái)告知輸入子系統該設備可報告按鍵事件。
(2)在模塊加載函數中注冊輸入設備。注冊函數為：int input_register_device(struct input_dev*dev)；
(3)當有輸入事件發(fā)生時(shí)，如按鍵按下／抬起、觸摸屏被觸摸／抬起／移動(dòng)時(shí)，通過(guò)input_report_xxx()報告發(fā)生的事件及對應的鍵值、坐標等狀態(tài)。主要的事件類(lèi)型包括EV_KEY(按鍵事件)、EV_REL(相對值，如鼠標移動(dòng)，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事件的函數為：void input_report_key(struct input_dev*dev，un―signed int code，int value)；
(4)在模塊卸載函數中注銷(xiāo)輸入設備。注銷(xiāo)輸入設備的函數為：void input_unregister_device(struct in―put_dev*dev)；本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152522.htm
3 矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)中的數據結構
首先，定義一個(gè)整型數組osk_keymap[]用來(lái)定義按鍵映射表，把20個(gè)按鍵返回的碼值映射成內核中標準的鍵碼，這樣有利于與上層應用程序的交互。通過(guò)KEY(col，row，code)宏定義來(lái)實(shí)現映射關(guān)系，如要把第2行第4列的按鍵映射為回車(chē)鍵，則通過(guò)KEY(3，1，KEY_ENTER)便可實(shí)現。其中KEY_ENTER是內核中定義的標準的鍵碼。
其次，定義矩陣鍵盤(pán)的設備結構體omap_kp，其定義如下：
4 矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)程序設計及測試
首先，實(shí)現矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的加載和卸載函數，分別通過(guò)調用platform_drivet_register()和platform_driV―er_unregister()實(shí)現矩陣鍵盤(pán)作為一個(gè)平臺設備的注冊和注銷(xiāo)。
其次，實(shí)現矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的探測和移除函數。在探測函數中，初始化行數、列數、中斷號以及按鍵映射表。然后分配內存空間和輸入設備，初始化omap_kp這個(gè)設備結構體和輸入設備結構體input_dev，初始化定時(shí)器，設置輸入設備可以報告的事件類(lèi)型，并注冊輸入設備。最后申請中斷，申請中斷成功后，使能中斷。移除函數則完成相反的工作。
最后，實(shí)現矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)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(jiǎn)單地讀取寄存器中的中斷狀態(tài)并清除中斷標志后就進(jìn)行“登記中斷”的工作?！暗怯浿袛唷币馕吨?zhù)將底半部處理程序掛到該設備的底半部執行隊列中去。這樣。頂半部執行的速度就會(huì )很快，可以服務(wù)更多的中斷請求。底半部，是實(shí)現中斷處理的真正部分，它來(lái)完成一些延緩的耗時(shí)任務(wù)，首先通過(guò)列掃描法檢測各個(gè)按鍵狀態(tài)有沒(méi)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(guò)鍵值映射表來(lái)查找其有沒(méi)有對應的鍵值；若有則通過(guò)input_report_key()向內核報告按鍵的鍵值；否則，對應的按鍵沒(méi)有定義鍵值，向內核報告為假按鍵(Spurious Key)。然后，延時(shí)(1／20)Hz再判斷按鍵是否抬起。
驅動(dòng)開(kāi)發(fā)完成后，以模塊方式加入到內核，并在MiniGui和Qtopia下進(jìn)行了測試，在Qtopia下測試結果如圖2所示，證明矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)工作正常、有效。
5 結 語(yǔ)
在此介紹了基于0MAP5912和嵌入式Linux的一種矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的工作原理和開(kāi)發(fā)方案。該驅動(dòng)以靜態(tài)方式加入內核后，通過(guò)測試證明矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)工作穩定、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(shí)現了其功能，并成功地應用于所開(kāi)發(fā)的嵌入式語(yǔ)音識別系統中。
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