基于嵌入式Linux的矩陣鍵盤驅動程序研究與開發
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2 嵌入式Linux設備驅動程序
在Linux內核源代碼中，各種驅動程序的代碼量占據了整個Linux代碼的85％。可見，Linux設備驅動在整個操作系統中起著舉足輕重的作用。設備驅動是操作系統內核和機器硬件之間的接口，它們控制著設備的操作動作，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設備互動。而且，設備驅動為應用程序屏蔽了硬件的細節，在應用程序看來，硬件設備只是1個設備文件，應用程序就可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。在Linux操作系統中，通常將外圍設備分為3種類型：字符設備、塊設備和網絡設備。
而在Linux操作系統中，還有一類設備被定義為“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處理，這里把4×5的矩陣鍵盤也定義為平臺設備。所謂的“平臺設備”并不是與字符設備、塊設備和網絡設備并列的概念，而是Linux系統提供的一種附加手段，例如，鍵盤驅動，它本身是字符設備，但也將其歸納為平臺設備。
另外，鍵盤又屬于輸入設備，Linux內核提供了輸入子系統，如鍵盤、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實現設備驅動。輸入子系統由核心層(Input Core)、驅動層和事件處理層(EventHandler)三部分組成。在Linux內核中，使用輸入子系統實現輸入設備驅動的時候，驅動的核心工作是向系統報告按鍵、觸摸屏、鼠標等輸入事件。而不再需要關心文件操作接口，因為輸入子系統已經完成了文件操作接口。通過輸入子系統，實現輸入設備驅動時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_set_bit(EV_KEY，input_dex，一>evbit)來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)當有輸入事件發生時，如按鍵按下／抬起、觸摸屏被觸摸／抬起／移動時，通過input_report_xxx()報告發生的事件及對應的鍵值、坐標等狀態。主要的事件類型包括EV_KEY(按鍵事件)、EV_REL(相對值，如鼠標移動，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輸入設備。注銷輸入設備的函數為：void input_unregister_device(struct in―put_dev*dev)；本文引用地址：http://www.104case.com/article/152522.htm
3 矩陣鍵盤驅動中的數據結構
首先，定義一個整型數組osk_keymap[]用來定義按鍵映射表，把20個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KEY(col，row，code)宏定義來實現映射關系，如要把第2行第4列的按鍵映射為回車鍵，則通過KEY(3，1，KEY_ENTER)便可實現。其中KEY_ENTER是內核中定義的標準的鍵碼。
其次，定義矩陣鍵盤的設備結構體omap_kp，其定義如下：
4 矩陣鍵盤驅動程序設計及測試
首先，實現矩陣鍵盤驅動的加載和卸載函數，分別通過調用platform_drivet_register()和platform_driV―er_unregister()實現矩陣鍵盤作為一個平臺設備的注冊和注銷。
其次，實現矩陣鍵盤驅動的探測和移除函數。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這個設備結構體和輸入設備結構體input_dev，初始化定時器，設置輸入設備可以報告的事件類型，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，實現矩陣鍵盤驅動的核心部分，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，它只是簡單地讀取寄存器中的中斷狀態并清除中斷標志后就進行“登記中斷”的工作。“登記中斷”意味著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很快，可以服務更多的中斷請求。底半部，是實現中斷處理的真正部分，它來完成一些延緩的耗時任務，首先通過列掃描法檢測各個按鍵狀態有沒有變化，若有變化再判斷是哪一列哪一行發生變化，按鍵的行和列確定以后，通過鍵值映射表來查找其有沒有對應的鍵值；若有則通過input_report_key()向內核報告按鍵的鍵值；否則，對應的按鍵沒有定義鍵值，向內核報告為假按鍵(Spurious Key)。然后，延時(1／20)Hz再判斷按鍵是否抬起。
驅動開發完成后，以模塊方式加入到內核，并在MiniGui和Qtopia下進行了測試，在Qtopia下測試結果如圖2所示，證明矩陣鍵盤驅動工作正常、有效。
5 結 語
在此介紹了基于0MAP5912和嵌入式Linux的一種矩陣鍵盤驅動的工作原理和開發方案。該驅動以靜態方式加入內核后，通過測試證明矩陣鍵盤驅動工作穩定、高效，在MiniGui和Qtopia的記事本中，都能正確顯示正確的鍵值，基本上實現了其功能，并成功地應用于所開發的嵌入式語音識別系統中。
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