基于Small RTOS51的PS/2鍵盤驅動程序開發

引言

　　隨著嵌入式系統的發展，嵌入式軟件設計向軟件平臺靠近，單片機軟件設計不再是單一線程結構方式，而是逐步采用多任務的設計思想。實時操作系統使得實時應用程序的設計、擴展和維護變得更容易，無需大的改動就可以增加新的功能。然而隨著任務的增加，要求輸入的數據也會增加，類型也呈多樣化。如果仍然用矩陣式掃描鍵盤，勢必浪費單片機巨大的資源，且增加了成本。若用PC機標準PS/2鍵盤取而代之，將可解決以上矛盾。本文介紹基于實時操作系統Small RTOS51的PS/2鍵盤驅動程序的設計，具有響應快，移植性強，占用資源少等優點。

1 驅動的設計

　　驅動的實現一般可用以下幾種方法：① 使用任務編寫；② 使用消息編寫；③ 使用信號量編寫。PS/2鍵盤既不需要CPU周期服務，又不具有自己的中斷設備,但為了實現實時響應，本驅動采用中斷方式,利用全局變量傳遞數據，并在中斷服務程序喚醒處理任務。

1.1 中斷服務程序

　　驅動程序使用中斷接收按鍵的部分掃描碼，并使用全局變量緩存它們。使用一個任務處理這些掃描碼來獲取按鍵鍵值。通過對各種按鍵掃描碼的分析，可將掃描碼分為下列3種情況：a. 普通按鍵。通碼為唯一標識自己的1個字節；斷碼為2個字節。第1字節為F0H，第2字節為通碼。b. 功能鍵，如CTR。通碼第1字節為E0H，第2字節為區別于其他按鍵的標識碼；斷碼有3個字節，分別為E0H、F0H和標識碼。c. 組合鍵，如G。得到G的按鍵順序是：按shift，按g，釋放g,最后釋放shift。所以掃描碼應為：12H，34H，F0H，34H，F0H，12H。

　　由以上分析可知，無論是何種按鍵，只要知道掃描碼的前兩個字節，就可以確定哪個按鍵或那些組合鍵被按下，并可通過查表找到相應的ASCII碼。這樣，只接收2個字節，就可大大減少中斷次數，節省CPU資源。中斷程序如下： 

void Receive() interrupt 0 { 
　　IE0=0; 
　　dat>>=1; //接收數據，低→高 
　　if(sda) dat|=0x80; 
　　count++; 
　　if(count==num) { 
　　　　if(num==9) { 
　　　　　　temp[0]=dat; 
　　　　　　num=20; 
　　　　} 
　　　　else { 
　　　　　　temp[1]=dat; 
　　　　　　IE&=0xfe; 
　　　　　　count=0; 
　　　　　　num=9; 
　　　　　　OSSendIntSignal(KeyCodeTranst_ID); 
　　　　　　OSIntExt(); 
　　　　} 
　　} 
} 

　　程序首先按照Small RTOS51的中斷編寫規范調用宏OS_Int_ENTER（）。如果用戶禁止中斷嵌套管理（EN_OS_Int_ENTER＝0），那么不必調用宏。接著，接收掃描碼的前面兩個字節，并存放在數組temp[2]中。當判斷接收完畢（count==20）時，就要將接收中斷關閉，以拒絕接收鍵盤發送后面的掃描碼。 然后， 直接調用 OSSendInt Signal(KeyCodeTranst_ID)，使鍵碼轉換處理任務就緒。最后，根據Small RTOS51的中斷編寫規范調用函數OSIntExt()，通知退出中斷服務程序并進行任務切換。 

1.2 鍵碼處理任務設計

　　這個任務完全可以在中斷服務中完成，但為了避免接收掃描碼的后面部分，在接收到前兩個字節后，必須進行一定的延時。若放在中斷服務中完成，會增加中斷延時。鍵碼處理任務設計主要完成從中斷服務程序返回的掃描碼的前兩個字節，判斷按鍵屬于何種類型，并通過查表找到相應的ASCII碼。任務源代碼如下： 

KeyCodeTranst() { 
　　uint8Key; 
　　PS2Int();//鍵盤初始化 
　　OSQCreate(Key_ASCII,16);//創建存放按鍵ASCII碼數據隊列 
　　while(1) { 
　　　　OSWait(K_SIG,0);//等待按鍵 
　　　　IE&=0x0fe;//屏蔽無用掃描碼 
　　　　if(temp[1]==0xf0&&temp[0]!=0xe0)Key=noshift[temp[0]];//鍵碼轉換 
　　　　else if(temp[0]==0xe0&&temp[1]!=0xf0)Key=noshift[temp[1]]; 
　　　　else if(temp[0]==0x12||temp[0]==0x59)Key=addshift[temp[1]]; 
　　　　OSWait(K_TMO,5);//延時5個滴答 
　　　　IE0=0; 
　　　　IE|=0x01;//準備接收下一個按鍵 
　　　　OSQPost(Key_ASCII,Key);//發送ASCII碼 
　　} 
} 

　　任務首先創建一個存放按鍵ASCII碼的消息隊列，然后對PS/2鍵盤初始化PS2Int()。初始化中，可以簡單地開始所使用的中斷，也可以在該函數中加上其他一些用戶程序。

　　下面服務函數開始進入一個無限循環中。OSWait(K_SIG,0);是等待信號，當中斷程序接收完掃描碼時，會通過函數OSSendIntSignal(KeyCodeTranst_ID)喚醒該任務。此時數組temp[2]中存放當前按鍵掃描碼的前兩個字節：

　　若temp[1]為0xf0,且temp[0]不等于0xe0，則說明是普通按鍵，可通過查表noshift[temp[0]]，找到相應的ASCII碼；

　　若temp[0]為0xe0且temp[0]不等于0xf0，則說明是功能鍵，可通過查表noshift[temp[1]]，找到相應的ASCII碼；

　　若temp[0]為0x12或0x59，則說明是shift與一個普通鍵的組合鍵，可通過查表addshift[temp[1]]，找到相應的ASCII碼。

　　隨后關接收按鍵中斷，調用函數OSWait(K_TMO，5)，延時5個時鐘周期，以屏蔽按鍵剩余的掃描碼。最后，將得到的按鍵ASCII碼發送到消息隊列中去，等待其他任務作相應的處理。 

2 驅動的移植及使用

　　本驅動程序用51系列單片機的資源,使1個中斷（外部中斷0）和1個普通I/O口，分別與PS/2接口的CLK和SDA相連。在移植時必須首先在config.h中定義CLK和SDA，例如： 

SbitSDA=P1^0; 
SbitCLK=P3^2; 

還要定義鍵碼處理任務的優先級，＃define KeyCodeTranst_ID 0。這些定義后，就可將驅動程序移到操作系統中使用。使用時不必知道具體如何實現，直接調用OSQPend(&Val_Key，Key_ASCII，0)獲取按鍵的ASCII碼，再根據ASCII碼作相應處理即可。

結語 

　　本驅動程序沒有對PS/2鍵盤作初始化。因為只要通電，PS/2鍵盤就會按默認設置進行初始化。既然沒有初始化，小鍵盤只能作相應的功能鍵使用，而不能作數字鍵使用。有興趣者可將初始化程序補充完整。

參考文獻
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