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基于Small RTOS51的PS/2鍵盤驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

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作者:王志國 王曉威 時(shí)間:2006-07-21 來源:武漢軍械士官學(xué)校 中國地質(zhì)大學(xué) 收藏
引言

  隨著的發(fā)展,嵌入式軟件設(shè)計(jì)向軟件平臺(tái)靠近,軟件設(shè)計(jì)不再是單一線程結(jié)構(gòu)方式,而是逐步采用多任務(wù)的設(shè)計(jì)思想。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、擴(kuò)展和維護(hù)變得更容易,無需大的改動(dòng)就可以增加新的功能。然而隨著任務(wù)的增加,要求輸入的數(shù)據(jù)也會(huì)增加,類型也呈多樣化。如果仍然用矩陣式掃描鍵盤,勢(shì)必浪費(fèi)巨大的資源,且增加了成本。若用PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)PS/2鍵盤取而代之,將可解決以上矛盾。本文介紹基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Small RTOS51的PS/2鍵盤驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì),具有響應(yīng)快,移植性強(qiáng),占用資源少等優(yōu)點(diǎn)。

1 驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)

  驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)一般可用以下幾種方法:① 使用任務(wù)編寫;② 使用消息編寫;③ 使用信號(hào)量編寫。PS/2鍵盤既不需要CPU周期服務(wù),又不具有自己的中斷設(shè)備,但為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng),本驅(qū)動(dòng)采用中斷方式,利用全局變量傳遞數(shù)據(jù),并在中斷服務(wù)程序喚醒處理任務(wù)。

1.1 中斷服務(wù)程序

  驅(qū)動(dòng)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(gè)任務(wù)處理這些掃描碼來獲取按鍵鍵值。通過對(duì)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(biāo)識(shí)自己的1個(gè)字節(jié);斷碼為2個(gè)字節(jié)。第1字節(jié)為F0H,第2字節(jié)為通碼。b. 功能鍵,如CTR。通碼第1字節(jié)為E0H,第2字節(jié)為區(qū)別于其他按鍵的標(biāo)識(shí)碼;斷碼有3個(gè)字節(jié),分別為E0H、F0H和標(biāo)識(shí)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(yīng)為:12H,34H,F(xiàn)0H,34H,F(xiàn)0H,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(gè)字節(jié),就可以確定哪個(gè)按鍵或那些組合鍵被按下,并可通過查表找到相應(yīng)的ASCII碼。這樣,只接收2個(gè)字節(jié),就可大大減少中斷次數(shù),節(jié)省CPU資源。中斷程序如下: 

void Receive() interrupt 0 { 
  IE0=0; 
  dat>>=1; //接收數(shù)據(jù),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(guī)范調(diào)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(diào)用宏。接著,接收掃描碼的前面兩個(gè)字節(jié),并存放在數(shù)組temp[2]中。當(dāng)判斷接收完畢(count==20)時(shí),就要將接收中斷關(guān)閉,以拒絕接收鍵盤發(fā)送后面的掃描碼。 然后, 直接調(diào)用 OSSendInt Signal(KeyCodeTranst_ID),使鍵碼轉(zhuǎn)換處理任務(wù)就緒。最后,根據(jù)Small RTOS51的中斷編寫規(guī)范調(diào)用函數(shù)OSIntExt(),通知退出中斷服務(wù)程序并進(jìn)行任務(wù)切換。 

1.2 鍵碼處理任務(wù)設(shè)計(jì)

  這個(gè)任務(wù)完全可以在中斷服務(wù)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(gè)字節(jié)后,必須進(jìn)行一定的延時(shí)。若放在中斷服務(wù)中完成,會(huì)增加中斷延時(shí)。鍵碼處理任務(wù)設(shè)計(jì)主要完成從中斷服務(wù)程序返回的掃描碼的前兩個(gè)字節(jié),判斷按鍵屬于何種類型,并通過查表找到相應(yīng)的ASCII碼。任務(wù)源代碼如下: 

KeyCodeTranst() { 
  uint8Key; 
  PS2Int();//鍵盤初始化 
  OSQCreate(Key_ASCII,16);//創(chuàng)建存放按鍵ASCII碼數(shù)據(jù)隊(duì)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(zhuǎn)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(shí)5個(gè)滴答 
    IE0=0; 
    IE|=0x01;//準(zhǔn)備接收下一個(gè)按鍵 
    OSQPost(Key_ASCII,Key);//發(fā)送ASCII碼 
  } 


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

  下面服務(wù)函數(shù)開始進(jìn)入一個(gè)無限循環(huán)中。OSWait(K_SIG,0);是等待信號(hào),當(dāng)中斷程序接收完掃描碼時(shí),會(huì)通過函數(shù)OSSendIntSignal(KeyCodeTranst_ID)喚醒該任務(wù)。此時(shí)數(shù)組temp[2]中存放當(dāng)前按鍵掃描碼的前兩個(gè)字節(jié):

  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(yīng)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(yīng)的ASCII碼;

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

  隨后關(guān)接收按鍵中斷,調(diào)用函數(shù)OSWait(K_TMO,5),延時(shí)5個(gè)時(shí)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(fā)送到消息隊(duì)列中去,等待其他任務(wù)作相應(yīng)的處理。 

2 驅(qū)動(dòng)的移植及使用

  本驅(qū)動(dòng)程序用51系列的資源,使1個(gè)中斷(外部中斷0)和1個(gè)普通I/O口,分別與PS/2接口的CLK和SDA相連。在移植時(shí)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(wù)的優(yōu)先級(jí),#define KeyCodeTranst_ID 0。這些定義后,就可將驅(qū)動(dòng)程序移到操作系統(tǒng)中使用。使用時(shí)不必知道具體如何實(shí)現(xiàn),直接調(diào)用OSQPend(&Val_Key,Key_ASCII,0)獲取按鍵的ASCII碼,再根據(jù)ASCII碼作相應(yīng)處理即可。

結(jié)語 

  本驅(qū)動(dòng)程序沒有對(duì)PS/2鍵盤作初始化。因?yàn)橹灰姡琍S/2鍵盤就會(huì)按默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行初始化。既然沒有初始化,小鍵盤只能作相應(yīng)的功能鍵使用,而不能作數(shù)字鍵使用。有興趣者可將初始化程序補(bǔ)充完整。

參考文獻(xiàn)
[1] 陳明計(jì),等.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Small RTOS51原理及應(yīng)用.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004. 
[2] 張曉輝.嵌入式操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā). 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校學(xué)報(bào),2005(3). 
[3] 鄭煒,等.單片機(jī)系統(tǒng)中PS/2鍵盤驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì).單片機(jī)與應(yīng)用,2005(4). 
[4] 李華,等. MCS-51單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993



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