如何用MiniGUI設計小鍵盤(pán)輸入

嵌入式系統通常擁有特定的輸入設備。輸入設備用于實(shí)現數據輸入和人機交互，其種類(lèi)繁多，并且不同的設備依賴(lài)不同的硬件實(shí)現。為了減弱系統的硬件相關(guān)性和提高可移植性，MiniGUI提供了統一的輸入抽象層IAL(Input Abstract Layer)接口來(lái)支持不同的輸入設備，減小了開(kāi)發(fā)輸入設備的難度。下面以開(kāi)發(fā)44小鍵盤(pán)輸入為例，介紹在MiniGUI中開(kāi)發(fā)和實(shí)現特定鍵盤(pán)輸入設備輸入的方法。

1 MiniGUI對鍵盤(pán)輸入的處理方式
MiniGUI對鍵盤(pán)輸入的處理方式如圖1所示。鍵盤(pán)設備驅動(dòng)程序從鍵盤(pán)接收原始的輸入事件和數據，并把它轉換為MiniGUI抽象的鍵盤(pán)事件和數據。相關(guān)的底層事件處理例程把這些鍵盤(pán)事件轉換為上層的擊鍵消息，放到相應的消息隊列中。應用程序通過(guò)消息循環(huán)獲取這些消息，交由窗口過(guò)程處理。

開(kāi)發(fā)特定的鍵盤(pán)輸入，主要完成底層的兩部分工作：鍵盤(pán)驅動(dòng)程序設計和鍵盤(pán)輸入引擎開(kāi)發(fā)。前者負責從鍵盤(pán)接收原始輸入事件和數據，后者負責把原始的輸入事件和數據轉抉成MiniGUI抽象的鍵盤(pán)事件和數據。至于抽象鍵盤(pán)事件和數據轉換成上層的擊鍵消息等工作，則是由MiniGUI提供的底層事件處理例程自己完成，無(wú)需用戶(hù)設計，這正是MiniGUI提供輸入抽象層接口(IAL)所帶來(lái)的好處。下面具體介紹小鍵盤(pán)輸入的開(kāi)發(fā)過(guò)程與實(shí)現方法，主要介紹重要接口函數的實(shí)現。

2 鍵盤(pán)驅動(dòng)程序設計
該設備驅動(dòng)要實(shí)現的主要功能是進(jìn)行小鍵盤(pán)行列掃描，接收原始鍵盤(pán)輸入事件和數據，如有無(wú)鍵按下、按下某鍵或釋放某鍵。返回的字符型按鍵信息(小鍵盤(pán)掃描碼)由兩部分組成：“高位”代表鍵盤(pán)輸入事件，即按下(高位為O)或釋放(高位為1)；“低7位”代表鍵盤(pán)輸入數據，即按下或釋放的按鍵值。
2．1 鍵盤(pán)按鍵值的獲取
當按下某個(gè)鍵時(shí)，和該鍵所在行列相連的兩路通用外設I／O引腳就會(huì )導通，其電平就會(huì )相同，因此驅動(dòng)中只需要輪詢(xún)各路I／O引腳就可以知道按鍵值。比如，使各行線(xiàn)輸入低電平，各列線(xiàn)都通過(guò)上拉電阻接高電平，此時(shí)檢測各列，如果某一列電平為低，則說(shuō)明該列所在的鍵盤(pán)已經(jīng)按下，使該列與行導通變?yōu)榈碗娖?，這樣就可以確定按鍵所在列號(j)；同理，將各列置低電平，再依次查詢(xún)各行，就可以確定按鍵的行號(i)。若定義一個(gè)鍵值映射數組key_arrow[5][5]表示所有鍵盤(pán)按鍵值：Key_arrow[5][5]={{0，O，O，O，0，0}，{0，‘7’，‘8’，‘9’，‘A’}，{0，‘4’，‘5’，‘6’，‘B’}，{0，‘1’，‘2’，‘3’，‘C’}，{0，‘D’，‘O’，‘．’，‘E’}}，則按鍵值就為key_arrow[i][j]。初始化時(shí)行列號均為0，因此當小鍵盤(pán)無(wú)鍵按下時(shí)，返回按鍵值為0(即字符NULL)。
需要注意的是，要保證驅動(dòng)正常工作，設置好行列線(xiàn)的輸入輸出模式后，需要一定時(shí)間延時(shí)以后才能開(kāi)始進(jìn)行行(列)查詢(xún)。這是因為行列線(xiàn)進(jìn)行輸入輸出模式切換時(shí)存在硬件延遲。
2．2 鍵盤(pán)掃描碼的獲取
為了判斷鍵盤(pán)事件是按下還是釋放，定義兩個(gè)無(wú)符號型字符變量last和key。前者是靜態(tài)變量，存放等待釋放的鍵的按鍵值，即前一次掃描讀到的按鍵值；后者存放當前鍵盤(pán)掃描碼。當鍵盤(pán)事件為按下時(shí)，它的值和鍵盤(pán)按鍵值相同；當鍵盤(pán)事件為釋放時(shí)，它的值等于last高位置l后的值。
2．3 功能實(shí)現流程
我們用驅動(dòng)程序read接口函數實(shí)現這些功能。當應用程序凋用read函數后，該函數先進(jìn)行行列掃描，得到鍵盤(pán)按鍵值key_arrow[i][j]后進(jìn)行判斷。著(zhù)其非零，即有鍵按下，則直接將此按鍵值作為鍵盤(pán)的掃描碼(key=key_arrow[i][j]),并將其賦給字符變量last，表示該鍵等待釋放。如果key_arrow[i][j]為零，即無(wú)鍵按下，則判斷是否有需要釋放的鍵：若沒(méi)有(即last為O)，就直接將按鍵值(key=0)作為鍵盤(pán)掃描碼；若有鍵需要釋放(1ast非零)，就把1ast高位置1作為鍵盤(pán)掃描碼(key=last 10x80)，表示釋放剛按下的鍵，然后last清零，表示已沒(méi)有按鍵等待釋放。read函數最后發(fā)送鍵盤(pán)掃描碼(key)到用戶(hù)緩沖區后返回。

3 鍵盤(pán)輸入引擎的設計
第2部分要開(kāi)發(fā)的是小鍵盤(pán)輸入引擎。它負責把鍵盤(pán)驅動(dòng)提供的原始鍵盤(pán)輸入事件和數據(即小鍵盤(pán)掃描碼)轉換為MiniGUI抽象的鍵盤(pán)事件和數據(由系統掃描碼索引的鍵盤(pán)數組)。
3.1 MiniGUI的IAL接口
前面已提到，IAL定義了一組不依賴(lài)于任何特殊硬件的抽象接口，而用于實(shí)現這一抽象接口的底層代碼就稱(chēng)為輸入引擎。在代碼實(shí)現上，MiniGUI通過(guò)INPUT結構來(lái)表示“輸入引擎”。它實(shí)際是一個(gè)擁有若干函數指針成員的結構體，MiniGUI在特定的時(shí)候調用這些函數來(lái)達到操作硬件的目的，因此，編寫(xiě)特定的輸入引擎，主要就是編碼實(shí)現INPUT結構中的各個(gè)函數。該結構定義在／minigui-free／libminigui-1．3．3／src／ial／ial.h中，其中的主要成員函數如表l所列。為表述方便，定義當前工作目錄為／mlnlgui-free/libminigui-1．3．3，后文出現的所有文件目錄及路徑均在該目錄下。
3.2 編寫(xiě)小鍵盤(pán)輸入引擎
3.2.1 底層輸入操作函數實(shí)現
對于小鍵盤(pán)輸入，鼠標操作接口函數不用進(jìn)行任何操作，直接返回即可，主要需要編寫(xiě)的是keyboard_update及wait_event函數。當。MiniCUI應用程序運行時(shí)，相關(guān)的底層事件處理例程會(huì )不斷調用wait_event函數查詢(xún)是否有輸入事件發(fā)生，故在該函數中調用小鍵盤(pán)驅動(dòng)的read函數，獲取用戶(hù)輸入的按鍵信息。若有鍵盤(pán)事件發(fā)生，則返回IAL_KEYEVENT，底層事件處理例程就會(huì )調用keyboard_update函數進(jìn)行處理，獲取當前鍵盤(pán)狀態(tài)。
需要注意的是，由于系統以很高的頻率不斷調用wait_event函數，因此當該函數捕捉到鍵按下事件時(shí)，需要一定時(shí)間(如100 ms)延時(shí)再返回，以避免一次按鍵產(chǎn)生多次鍵盤(pán)事件。
MiniGUI使用一個(gè)一維數組state[128]記錄按鍵的狀態(tài)。該數組定義在include／common．h中。State[128]中每個(gè)元素均對應一特定的按鍵，如果某一元素為l，說(shuō)明它所對應的鍵被按下，否則該鍵未被按下。因此，key-board_update函數要做的工作就是，根據鍵盤(pán)掃描驅動(dòng)程序的返回值，更新state[128]數組的元素值，從而向上層驅動(dòng)程序和應用程序反映按鍵狀態(tài)?？梢?jiàn)，若想實(shí)現任意標準鍵盤(pán)按鍵功能，只需修改keyboard_update函數里相應的鍵值映射，或直接修改鍵盤(pán)驅動(dòng)里的鍵值映射數組為對應的標準鍵盤(pán)按鍵的系統掃描碼。
3.2.2 初始化及終止函數實(shí)現
在初始化函數中先打開(kāi)小鍵盤(pán)輸入設備，成功以后對輸入引擎的其他成員(底層輸入操作接口函數)賦值，返回TRUE。終止清除函數的主要工作是關(guān)閉鍵盤(pán)輸入文件。輸入引擎相關(guān)內容的格式可參照src／ial／目錄下的其他輸入引擎。至此，完成了小鍵盤(pán)輸入引擎(mykbd．c文件)的開(kāi)發(fā)。
3．3 輸入引擎的使用原理
在src／ial／ial．c中，用inputs結構數組定義了MiniGUI支持的所有輸入引擎信息。系統啟動(dòng)后，將根據MiniGUI．cfg配置文件，在inputs結構中尋找特定的輸入引擎作為當前的輸入引擎。然后，調用該引擎的初始化函數，對全局變量cur_input(表當前使用的輸入引擎)的其他成員函數進(jìn)行賦值。
在src／sever／server．c中，函數IdleHandler4Server凋用輸入引擎中IAL_WaitEvent成員函數，檢查是否有底層輸入事件發(fā)生。當有事件發(fā)生時(shí)，檢查是鼠標(觸摸屏)事件還是鍵盤(pán)事件發(fā)生，并分別用parseEvent(msg_que， event)處理這些事件。parseEvent函數中首先調用Getl-wevent(event，＆1we)函數。該函數利用IAL引擎中相應底層操作函數收集底層輸入事件1we(該結構定義在paxseEverlt函數中)，parseEvent再將收集到的這些事件轉化為上層能理解的消息。具體實(shí)現細節可參考server．c文件。

4 鍵盤(pán)輸入在MiniGuI中的實(shí)現步驟
4．1 加載小鍵盤(pán)驅動(dòng)
有兩種方法加載：一是把該驅動(dòng)加載入內核；二是可以將編譯的*．o文件拷貝到目標板根文件系統巾，目標板啟動(dòng)后用insmod命令動(dòng)態(tài)加載。
4.2 添加小鍵盤(pán)輸入引擎
添加小鍵盤(pán)輸入引擎方法步驟如下：
①仿照src／ial／2410．h編寫(xiě)mykbd．h文件，與myk―bd．c文件一同保存到src／ial下；
②在src／ial／ial．c文件中添加新引擎的人口(位置及格式參考該文件中其他引擎)；
③在conflgure．in、acconfig．h及src／ial／Make-fne．a(chǎn)m文件中的其他引擎信息之后加人新引擎信息；
④執行aclocal及autoheader，分別生成aclocal_m4及config．h．in文件；
⑤執行|dLltoconI’，生成。onfigurt：，修改該con矗lgure文件，在開(kāi)頭處添加交叉編譯器路徑(否則會(huì )使用gcc進(jìn)行編譯)；
⑥執行aLit0131~lke―add_misslng命令，生成MaItefile．in等文件；
⑦執行．/configure--enable-jpgsupport=no--enaable=pngsupport=no--enable-gifsupport=no--disable-lite--prefix=

/minigui-free/install--enable-mykbdial=yes(指定安裝路徑在／tnlr電心free／lnstall目錄下，若configure．in中設置該輸入引擎默認為安裝，則不用加最后一項配置參數)；
⑧執行make，及rrlake，instaII命令進(jìn)行編譯和安裝；
⑨把安裝路徑下的Iib／libminigui一1．3．so．3．0．O庫文件復制到目標板根文件系統lIb目錄下(前提是已拷貝了MiniGLfI運行庫和資源環(huán)境到根文件系統中)；
⑩修改配置文件(目標板根文件系統／et~：／MinigLti． cfg)，令iaLenglne―mylebd，使用這個(gè)新的輸入引擎。
4.3 根文件系統的移植
將交叉編譯后的MiniGtII應用程序復制到根文件系統中，制作并下載根文件系統映像文件到目標板中，目標板系統啟動(dòng)后加載小鍵盤(pán)驅動(dòng)并運行該應用程序即可。(源程序見(jiàn)本刊網(wǎng)站www．rllesnet．com．cn――編者注)

結語(yǔ)
開(kāi)發(fā)MiniGIJI對特定輸入設備的支持，主要完成的是輸入設備驅動(dòng)及輸入引擎的編寫(xiě)、新輸入引擎的添加。調試過(guò)程中，應根據串口終端的錯誤提示和程序運行時(shí)的現象判斷是驅動(dòng)程序或輸入引擎編寫(xiě)有誤，還是設有正確添加輸入引擎造成了錯誤，再進(jìn)行相應的修改。建議先用非Mini(：u1程序調試驅動(dòng)程序，確保其能正確實(shí)現所提供的功能后，再運行MiniGIJI應用程序進(jìn)行調試。如果出現的錯誤為無(wú)法找到匹配的輸入設備，則多是未能正確掭加輸入引擎造成；若錯誤為初始化輸入引擎失敗，則是驅動(dòng)未成功加載或輸入引擎初始化函數中打開(kāi)的設備名與驅動(dòng)注冊的設備名不符合造成的。本文所述的方法，已經(jīng)在嵌入式血液流變儀的數字鍵盤(pán)輸入應用中成功使用。實(shí)際使用結果表明，鍵盤(pán)輸人程序行為正確，對按鍵反應速度快，可靠性高。