Windows CE.Net下的矩陣鍵盤(pán)開(kāi)發(fā)設計

　　3.3  矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)重要函數設計

　　流接口驅動(dòng)程序的主要任務(wù)就是把外設的使用傳遞給應用程序。這是通過(guò)把設備表示為文件系統的一個(gè)特殊文件來(lái)實(shí)現的，每個(gè)流接口的驅動(dòng)程序都必須實(shí)現一組標準的接口函數。由于矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)采用了流驅動(dòng)模式設計，故矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)使用標準的流驅動(dòng)接口函數，也稱(chēng)“矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的DLL接口”。DLL接口的具體描述如表1所列。

　　表1  矩陣鍵盤(pán)流驅動(dòng)程序的DLL接口

　　矩陣鍵盤(pán)作為一種輸入設備與其他外圍設備有很大的區別，應用層不能對其發(fā)布命令來(lái)操作它。因此一般流驅動(dòng)接口函數中對設備進(jìn)行操作的接口函數在矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)中只是作了保留，并未有實(shí)質(zhì)性的功能。接口函數中比較重要的是PWR_Init和PWR_DllEntry。下面簡(jiǎn)單介紹這兩個(gè)函數：

　?、?nbsp; PWR_DllEntry。驅動(dòng)程序的入口函數，當Windows CE.NET加載或斷開(kāi)DLL時(shí)調用，其中dwReason指明了調用的原因。
　?、?nbsp; PWR_Init。接口函數PWR_Init完成矩陣鍵盤(pán)流驅動(dòng)程序的初始化，首先完成矩陣鍵盤(pán)驅動(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(lái)設置中斷服務(wù)線(xiàn)程優(yōu)先級，最后創(chuàng )建中斷服務(wù)線(xiàn)程和初始化I/O口。

　　3.4  矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)中斷處理設計

　?。?） 矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)實(shí)現原理概述

　　矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的主要作用就是實(shí)時(shí)監測外部按鍵中斷，一旦發(fā)現外部有鍵按下就向內核發(fā)送鍵盤(pán)消息實(shí)現鍵盤(pán)輸入功能。鍵盤(pán)驅動(dòng)創(chuàng )建了中斷服務(wù)線(xiàn)程和4個(gè)鍵盤(pán)中斷事件，每行按鍵對應一個(gè)鍵盤(pán)中斷事件。有鍵被按下時(shí)，中斷服務(wù)例程得到對應的中斷標識符并報告給系統任務(wù)調度進(jìn)程，同時(shí)產(chǎn)生鍵盤(pán)中斷事件，鍵盤(pán)中斷服務(wù)線(xiàn)程響應鍵盤(pán)中斷事件，開(kāi)始掃描矩陣鍵盤(pán)。根據產(chǎn)生的中斷事件類(lèi)型不同，可以首先確定被按下鍵的行位置。由于鍵盤(pán)被按下后，該鍵對應的行和列被連通，因此根據判斷各列對應的I/O口的電平，可以得到被按下鍵的列位置；得到按鍵的準確位置后，通過(guò)向操作系統發(fā)送鍵盤(pán)消息KEYBD_EVENT,實(shí)現一次鍵盤(pán)輸入。循環(huán)掃描鍵盤(pán)，直到按鍵被彈起則發(fā)送KEYEVENTF_KEYUP事件。響應鍵盤(pán)中斷輸入的整個(gè)流程如圖2所示。

　　     圖2  響應鍵盤(pán)中斷輸入流程圖

　　實(shí)際上，矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的設計就是鍵盤(pán)中斷處理的設計。下面就對矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)中的中斷處理設計作詳細的介紹。

　?。?）  在OAL層加入中斷源

　　矩陣鍵盤(pán)采用4路I/O口中斷，每路中斷對應1個(gè)中斷源。矩陣鍵盤(pán)驅動(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）設計

　　本鍵盤(pán)驅動(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，內核首先進(jìn)入異常中斷處理程序，由它屏蔽所有中斷，再調用中斷服務(wù)例程ISR得到該中斷的邏輯中斷標識。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(pán)驅動(dòng)的ISR設計如下：
　　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;//返回中斷標識}

　　其他三路中斷的ISR設計與此類(lèi)似。
　　
　　（4）  中斷服務(wù)線(xiàn)程（IST）設計

　　中斷服務(wù)例程以鍵盤(pán)中斷的邏輯中斷標識符形式返回給系統任務(wù)調度進(jìn)程，中斷服務(wù)線(xiàn)程則在矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)中負責具體中斷處理。因為中斷服務(wù)例程較小，并且只做很少的處理工作，中斷服務(wù)線(xiàn)程就必須完成大多數中斷處理工作，功能主要包括響應中斷、掃描按鍵位置、發(fā)送鍵盤(pán)消息等。
矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的IST設計如下：矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)設計了4個(gè)中斷事件HANDLE hKEYEvents[4]，分別對應矩陣鍵盤(pán)4行產(chǎn)生的中斷。在矩陣鍵盤(pán)驅動(dòng)的IST中，調用CreateEvent函數創(chuàng )建4個(gè)事件對象，接著(zhù)調用系統函數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，就可以調用WaitForMultipleObjects (hKEYEvents)函數進(jìn)入鍵盤(pán)事件的等待隊列中。當有事件被捕獲后，根據不同的事件類(lèi)型進(jìn)入不同的鍵盤(pán)掃描處理程序（以其中一路中斷為例）：
　　switch (dwEventWAIT_OBJECT_0){//事件類(lèi)型
　　case 0://第1行鍵盤(pán)有鍵按下
　　v_pGPIOReg﹥GPDR_x &= ~ (GPIO_13);//設為輸入
　　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(pán)，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(pán)消息
　　　　　　num++;//連發(fā)計數
　　　　}
　　　　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I/O口的初始電平，調用InterruptDone函數恢復中斷，使其能響應下一次同樣的中斷。

　　編者注：驅動(dòng)程序源碼見(jiàn)本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

　　結語(yǔ)

　　隨著(zhù)嵌入式設備應用的日益廣泛，特別是微軟的嵌入式操作系統Windows CE.NET的普及，Windows CE.NET下矩陣鍵盤(pán)設計得到了越來(lái)越多開(kāi)發(fā)者的重視。本文所討論的Windows CE.NET下矩陣鍵盤(pán)設計方案簡(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，現已成功應用于某衛星定位系統的鍵盤(pán)設計上。