中断的注册和行列初始化在打开键盘时(即open()函数中)实现。注册中断包括:中断号,中断入口程序,中断方式,中断名和代号。关键语句为:request_irq(button_irqs[i].irq,buttons_interrupt,IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,button_irqs[i].name,(void*)&button_irqs[i])。IRQ_TYPE_EDGE_FALLING意思为下降沿触发。然后再进行行列初始化:设置行线为中断,使能上拉,在linux中其表达方式为:
s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i]。
pin,S3C2410_GPIO_SFN2); //设置第i行引脚为中断
s3c2410_gpio_pullup(button_irqs[i]。
pin,1); //第i行引脚上拉
设置列线为输出,置低电平。语句表达同理,由于篇幅所限,这里不再一一列出。
read()函数实现从设备中读取数据。该函数实现无按键按下时程序进入休眠,关键代码:
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); //生成一个等待队列头队列,名为button_waitq
static volatile int ev_press = 0;//置1,表示有键按下
ev_press为0时执行语句:wait_event_interruptible(button_waitq,ev_press),程序即进入休眠。ev_press为1时把数据从内核空间复制到用户空间,关键语句:
copy_to_user(buff,(const void *)key_values,min(sizeof(key_values),count));//buff为用户空间的指针,key_values为内核空间指针,最后一个参数为从内核空间向用户空间拷贝数据的字节数,我们取实际大小与用户指定大小中的最小值。数据复制成功时返回零;出错时返回没有复制成功的数据字节数。
close()函数实现关闭矩阵键盘设备,释放已注册的中断,关键语句:free_irq(button_irqs[i].irq,(void *)&button_irqs[i])。
Poll()函数实现轮询,如果没有按键数据,调用linux的poll_wait函数等待;如果有按键数据,则select函数会立刻返回。
3.2 中断处理及键盘扫描程序
中断处理函数的名称为上面注册的buttons_interrupt.具体程序流程如图3所示。当有按键按下时,该键所在行列导通。列的低电平将该行电平拉低,进而触发中断。然后,进入中断处理函数。由于按键存在抖动的问题,单靠一次中断的触发就判定有按键按下是不可靠的,所以采用定时器延时10ms后再进入键盘扫描函数。
本设计的键盘扫描程序采用先确定行再确定列的方法,最后对行列进行一定的运算即得键值。首先确定行:逐行扫描,判断是否有行引脚为低电平。若有,保存该行值(row)。继续确定列:逐列置低电平,当该列为按下所在列时,才会使该行再次为低电平,从而确定列(column)。再对行列进行运算:k=row*4+column,则将矩阵键盘的每一键对应为键号0-19.键盘布局为图2所示形式后,我们只取矩阵键盘的前18键(键号0-17),键值保存为k+1.对于Ent键,通过按下的时间长短区分是确定功能还是开关机功能,按下时间小于0.5秒为确认功能,按下时间大于1.6秒为开关机功能,时间在0.5秒-1.6秒的视为无效操作。计时方法为:
若该行仍为低电平且整数cnt小于1700:延时1ms,cnt++;根据cnt值即得按下时间。
开关机功能保存为第18键号,键值19.
4.驱动程序的测试
测试程序属于上层应用程序,直接调用键盘驱动程序提供的接口即可实现度键盘的操作。我们调用open()函数实现矩阵键盘设备的打开,再调用read()函数即可将键盘数据读取出来并保存到自己定义的数组中,最后使用printf()函数将测试结果显示出来。
功运用到笔者的项目中,键盘输入的正确率和反应时间均符合设计要求。
5.总结
本文介绍了一种直接从ARM的I/O口扩展矩阵键盘的方法,它无需增加其它接口元器件,设计快速实用,并实现了在Linux系统下的驱动,为ARM嵌入式设备扩展手持终端式键盘提供了一种解决方案。