基于嵌入式Linux的键盘驱动设计

　　1键盘驱动程序的设计

　　随着电子信息技术飞速发展,嵌入式系统构成的各种设备得到了广泛的应用, 嵌入式 Linux是一种开放源码、 软实时、 多任务的操作系统,是开发嵌入式产品的优秀操作系统平台,其中键盘是人机界面中人类监控计算机重要数据输入设备。实现键盘有两种方法:一种是采用现有的一些芯片实现键盘扫描;二是用软件实现键盘扫描。目前许多芯片可用来实现键盘扫描,但是键盘扫描的软件实现方法有助于缩减系统的重复开发成本, 而只需很少的 CPU 开销。嵌入式控制器的功能很强,可以充分利用这一资源。本课题提出的键盘方案是以嵌入式 Linux和 PXA255为软硬件平台, 通过测试,表明其具有良好的稳定性和实时性。

　　2 矩阵式键盘的结构与工作原理

　　本课题采用矩阵键盘, 如图 1所示。四根行线四根列线组成 4 *4矩阵键盘, 分别用 CPU 的 4个 GPIO口。当有键按下,某个列 GPI O 口电平被下拉从而产生下降沿, 触发中断。其中按键行阵列必须提供上拉信号,列阵列加二极管,防止瞬间电流过大对 GPI O口造成冲击。

图1 矩阵键盘原理图.

　　3 Linux键盘驱动简介

　　在 Linux中, 键盘驱动被划分成两层来实现。上层是一个通用键盘抽象层, 下层则是硬件处理层, 主要对硬件进行直接的操作。键盘驱动程序上层公共部分在 driver /key
board . c里。文件中最重要的是内核用 EXPORT _SYM BOL这个宏导出的 handle_scancode函数 。在这个文件中还定义了其它的几个回调函数,它们由键盘驱动程序中上层公共部分调用, 并且由底层硬件处理函数实现。键盘驱动程序的底层硬件处理部分则根据不同硬件有不同实现。

　　4 键盘驱动程序的实现

　　4 . 1 宏定义 module init和 module exit

　　通过宏定义 module init和module exit可以看出,驱动程序的入口从 kd_ctrl_init( )开始。当内核模块加载的时候, 默认调用 module_ i nit( kd_c trl_init) ,在 kd_ctr l_ i nit( )中将完成一些初始化工作, 主要如下:

　　( 1) 把 GPI O 口的起始虚拟地址映射到 GPI O _BASE _PHY ( 0x1000b000),数据长度为 0x400 :

　　GPI O _ BASE = ( i nt) ioremap ( GPI O _ BASE _ P HY,0x400);

　　( 2) 利用 request_ irq函数将外设的中断服务例程挂载到外部中断处理程序中。本系统中利用 request_irq函数分别为 4个列 GPI O口申请中断资源, 分别占用了中断号 1 、2 、3、 4 。其中 i是中断号; kd_ctr l_irq是 UCB1400的中断处理程序, kd_ctr l代表键盘设备名, MAGIC _DEVID是申请时告诉系统设备标志, 用于共享中断线。返回值为 0表示申请成功。

　　( 3) 通过函数 m isc_reg ister注册一个键盘设备, 并分配主设备号和从设备号, 初始化一个环形队列以及定义一个键盘控制的数据结构。其中包括键值、 键的状态和长按标志。