Windows CE.Net下的矩陣鍵盤開發(fā)設計

　　3.3  矩陣鍵盤驅動重要函數設計

　　流接口驅動程序的主要任務就是把外設的使用傳遞給應用程序。這是通過把設備表示為文件系統(tǒng)的一個特殊文件來實現的，每個流接口的驅動程序都必須實現一組標準的接口函數。由于矩陣鍵盤驅動采用了流驅動模式設計，故矩陣鍵盤驅動使用標準的流驅動接口函數，也稱“矩陣鍵盤驅動的DLL接口”。DLL接口的具體描述如表1所列。

　　表1  矩陣鍵盤流驅動程序的DLL接口

　　矩陣鍵盤作為一種輸入設備與其他外圍設備有很大的區(qū)別，應用層不能對其發(fā)布命令來操作它。因此一般流驅動接口函數中對設備進行操作的接口函數在矩陣鍵盤驅動中只是作了保留，并未有實質性的功能。接口函數中比較重要的是PWR_Init和PWR_DllEntry。下面簡單介紹這兩個函數：

　?、?nbsp; PWR_DllEntry。驅動程序的入口函數，當Windows CE.NET加載或斷開DLL時調用，其中dwReason指明了調用的原因。
　　②  PWR_Init。接口函數PWR_Init完成矩陣鍵盤流驅動程序的初始化，首先完成矩陣鍵盤驅動涉及的CPU的I/O口寄存器和中斷控制寄存器的地址映射工作。接下來設置中斷服務線程優(yōu)先級，最后創(chuàng)建中斷服務線程和初始化I/O口。

　　3.4  矩陣鍵盤驅動中斷處理設計

　?。?） 矩陣鍵盤驅動實現原理概述

　　矩陣鍵盤驅動的主要作用就是實時監(jiān)測外部按鍵中斷，一旦發(fā)現外部有鍵按下就向內核發(fā)送鍵盤消息實現鍵盤輸入功能。鍵盤驅動創(chuàng)建了中斷服務線程和4個鍵盤中斷事件，每行按鍵對應一個鍵盤中斷事件。有鍵被按下時，中斷服務例程得到對應的中斷標識符并報告給系統(tǒng)任務調度進程，同時產生鍵盤中斷事件，鍵盤中斷服務線程響應鍵盤中斷事件，開始掃描矩陣鍵盤。根據產生的中斷事件類型不同，可以首先確定被按下鍵的行位置。由于鍵盤被按下后，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，通過向操作系統(tǒng)發(fā)送鍵盤消息KEYBD_EVENT,實現一次鍵盤輸入。循環(huán)掃描鍵盤，直到按鍵被彈起則發(fā)送KEYEVENTF_KEYUP事件。響應鍵盤中斷輸入的整個流程如圖2所示。

　　     圖2  響應鍵盤中斷輸入流程圖

　　實際上，矩陣鍵盤驅動的設計就是鍵盤中斷處理的設計。下面就對矩陣鍵盤驅動中的中斷處理設計作詳細的介紹。

　?。?）  在OAL層加入中斷源

　　矩陣鍵盤采用4路I/O口中斷，每路中斷對應1個中斷源。矩陣鍵盤驅動首先要在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）  中斷服務例程（ISR）設計

　　本鍵盤驅動將GPIO_6、GPIO_7、GPIO_16、GPIO_17四個I/O口作為中斷I/O口。有鍵被按下時將產生一個I/O中斷，內核首先進入異常中斷處理程序，由它屏蔽所有中斷，再調用中斷服務例程ISR得到該中斷的邏輯中斷標識。鑒于ISR的任務比較單一，ISR通常都要求越短、越快越好。矩陣鍵盤驅動的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設計與此類似。
　　
　　（4）  中斷服務線程（IST）設計

　　中斷服務例程以鍵盤中斷的邏輯中斷標識符形式返回給系統(tǒng)任務調度進程，中斷服務線程則在矩陣鍵盤驅動中負責具體中斷處理。因為中斷服務例程較小，并且只做很少的處理工作，中斷服務線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)送鍵盤消息等。
矩陣鍵盤驅動的IST設計如下：矩陣鍵盤驅動設計了4個中斷事件HANDLE hKEYEvents[4]，分別對應矩陣鍵盤4行產生的中斷。在矩陣鍵盤驅動的IST中，調用CreateEvent函數創(chuàng)建4個事件對象，接著調用系統(tǒng)函數InterruptInitialize完成中斷和事件的關聯并使能中斷。完成這些初始化工作后，就可以調用WaitForMultipleObjects (hKEYEvents)函數進入鍵盤事件的等待隊列中。當有事件被捕獲后，根據不同的事件類型進入不同的鍵盤掃描處理程序（以其中一路中斷為例）：
　　switch (dwEventWAIT_OBJECT_0){//事件類型
　　case 0://第1行鍵盤有鍵按下
　　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，判斷按鍵列位置
　　　　if(num==1)//第1次連發(fā)延時400 ms
　　　　　　Sleep(400);
　　　　else
　　　　　　Sleep(100)；//按鍵延時去抖
　　　　if(!(v_pGPIOReg﹥GPLR_x & GPIO_13)){//列位置
　　　　　　keybd_event(0 ,0x71, 0, 0);//發(fā)鍵盤消息
　　　　　　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：驅動程序源碼見本刊網站www.mesnet.com.cn。

　　結語

　　隨著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(tǒng)Windows CE.NET的普及，Windows CE.NET下矩陣鍵盤設計得到了越來越多開發(fā)者的重視。本文所討論的Windows CE.NET下矩陣鍵盤設計方案簡單、高效、實用。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(wèi)星定位系統(tǒng)的鍵盤設計上。