……

　　3.2 文件操作函數(shù)的實現(xiàn)

　　因為鍵盤在系統(tǒng)中一般只起輸入作用，因此在鍵盤驅(qū)動程序的file_operations結(jié)構(gòu)中，必須實現(xiàn)的文件操作函數(shù)只有文件讀函數(shù)。

　　另外在實際應用中，為防止鍵盤按鍵的丟失，被按下鍵的掃描代碼通常都放置在一個緩沖區(qū)內(nèi)，直到應用程序準備處理一個按鍵為止。緩沖區(qū)大小一般視應用系統(tǒng)的需求而定，本例中緩沖區(qū)大小取為20個按鍵代碼。而緩沖區(qū)的實現(xiàn)是以一個環(huán)形隊列的形式實現(xiàn)。當按鍵按下后，掃描代碼將被放置在隊列的下一個空位置，若緩沖區(qū)已滿，則下一按鍵將會被丟棄。應用程序則通過鍵盤的讀函數(shù)read（）從緩沖區(qū)的位置指針處起，讀取所需個數(shù)的鍵碼；完成讀取操作后，還需將已被讀取的鍵碼從緩沖隊列中刪除，并更新緩沖區(qū)的位置指針。下面給出了本例中，實現(xiàn)的鍵盤讀函數(shù)key_read（）的偽代碼：

　　ssize_t key_read（……）

　　{

　　定義并初始化變量；

　　if 緩沖區(qū)中可被讀取的鍵碼數(shù)大于0；

　　取得鍵碼放置緩沖區(qū)的自旋鎖；

　　計算此次讀操作可讀取的代碼個數(shù)M（緩沖區(qū)中可讀取的代碼個數(shù)與程序要求個數(shù)之間的較小者）；

　　從緩沖區(qū)位置指針開始，從緩沖區(qū)中拷貝M個的鍵碼到用戶空間緩沖區(qū)內(nèi)；

　　更新緩沖區(qū)的位置指針和緩沖區(qū)中還剩余的鍵碼個數(shù)；

　　釋放自旋鎖

　　返回此次讀操作成功讀取的代碼個數(shù)。

　　Else

　　返回-1

　　}

　　3.3 鍵盤掃描程序

　　鍵盤的工作原理是通過鍵盤的行線和列線的狀態(tài)來判斷鍵盤中有無按鍵被按下。鍵盤掃描程序的功能就是用來判斷處于按下狀態(tài)的按鍵的具體位置及取得相應的鍵碼值，因此掃描程序的設(shè)計是鍵盤驅(qū)動模塊實現(xiàn)的核心。

　　鍵盤掃描程序的實現(xiàn)主要有兩種，即輪詢方式和中斷方式［5］。在本例中，利用操作系統(tǒng)定時器隊列與輪詢掃描方式結(jié)合的方法對鍵盤的驅(qū)動程序進行了設(shè)計，主要是基于以下兩個方面的原因。其一是AT91RM9200芯片的中斷信號線是非常寶貴的硬件資源，每一組GPIO端口只配置了一根中斷信號線，即32個GPIO端口共享一條信號線。這樣若采用中斷方式，則至少需要占用一條芯片中斷信號線，對多行列的鍵盤，如果其所采用的GPIO端口不是來自于同一組時，就需要占用多條中斷信號線。而且若其他設(shè)備使用的GPIO端口與鍵盤使用的GPIO口屬于同一組，那么在兩種設(shè)備的驅(qū)動程序設(shè)計中，必須進行中斷共享，這樣不僅使系統(tǒng)的軟件設(shè)計更為復雜，且易產(chǎn)生中斷丟失和中斷竟態(tài)等問題，使設(shè)備性能受到影響。其二鍵盤是系統(tǒng)中屬于一種相對低速的設(shè)備，采用輪詢方式完全可以滿足鍵盤的輸入要求。

　　ARM-Linux操作系統(tǒng)提供了良好的定時器機制，因此通過簡單定時器操作，就可以實現(xiàn)以固定間隔對鍵盤的狀態(tài)進行掃描并對按鍵事件進程處理，固定間隔的大小可根據(jù)系統(tǒng)需求進行配置，定義器的詳細操作可參見文獻［1］。如前所述，鍵盤掃描程序的功能就是對鍵盤的狀態(tài)進行判斷和處理。若無按鍵按下，則掃描直接返回；若有按鍵按下，則對被按下鍵的位置進行判斷，并將相應的鍵碼值寫入緩沖區(qū)中。因為本例中的鍵盤是為POS機配置，因此按鍵的準確性是至關(guān)重要，因此在掃描代碼中對按鍵值進行了多次驗證，下面是本例中使用的鍵盤掃描程序的偽代碼：

　　int Scan_Keyboard（）

　　{

　　定義并初始化變量；

　　取得鍵碼放置緩沖區(qū)的自旋鎖；

　　if 緩沖區(qū)中還有空；

　　① 依次判斷各GPIO口的狀態(tài)，若無低電平，則無鍵按下，直接退出if語句；否則，有鍵按下，且當前檢驗的GPIO口連接的行線即為按鍵所在的行；

　　② 給鍵盤列線連接的數(shù)據(jù)線依次送入高電平，再通過判斷按鍵行線所在的GPIO端口的電平狀態(tài)，得到按鍵所在的列；

　　延時一小段時間，以消除鍵盤抖動；

　　③ 再向給鍵盤列線連接的數(shù)據(jù)線全送低電平，使用代碼段①再次判斷是否有鍵按下，若有，則取得按鍵所在的行；

　　④ 同樣使用代碼段②重新判斷按鍵所在的列；

　　⑤ 判斷第一次得到的按鍵的行與列是否與第二次完全一樣，若完全相同，則可進入下一步，否則退出if語句；

　　⑥ 重新向給鍵盤列線連接的數(shù)據(jù)線全送低電平，并判斷按鍵是否彈起，若仍處于按下狀態(tài)，則繼續(xù)等待，否則根據(jù)行與列，轉(zhuǎn)化為相應鍵值，并寫入緩沖區(qū)；

　　if語句結(jié)束；

　　釋放自旋鎖；

　　函數(shù)返回 0；

　　}

　　完成驅(qū)動程序代碼編寫后，就可以將鍵盤的驅(qū)動程序加載到ARM-Linux內(nèi)核中了，既可以采用靜態(tài)加載方式，也可以采用動態(tài)方式進行加載。加載后，在應用程序中鍵盤的編程使用方式與其他字符設(shè)備一樣。采用本文所述方式設(shè)計的鍵盤，目前已配置在筆者參與開發(fā)的POS機中交用戶使用，據(jù)用戶測試，鍵盤的輸入準確率和反應時間都達到了設(shè)計要求。

　　4、結(jié)束語

　　本文以運行ARM-Linux的AT91RM9200系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出了一種在ARM9上擴展特殊鍵盤的新設(shè)計方法，并對鍵盤擴展的硬件設(shè)計和驅(qū)動軟件開發(fā)都作了詳細說明。本設(shè)計方法利用數(shù)據(jù)鎖存方式替代了常規(guī)的GPIO擴展，提高了系統(tǒng)硬件的資源利用率，這一思想也為在其他嵌入式設(shè)備擴展多行列鍵盤提供了一種新的設(shè)計思路。