MiniGUI中開發(fā)實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入設(shè)備方案解析

嵌入式系統(tǒng)通常擁有特定的輸入設(shè)備。輸入設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和人機(jī)交互，其種類繁多，并且不同的設(shè)備依賴不同的硬件實(shí)現(xiàn)。為了減弱系統(tǒng)的硬件相關(guān)性和提高可移植性，MiniGUI提供了統(tǒng)一的輸入抽象層IAL(Input Abstract Layer)接口來支持不同的輸入設(shè)備，減小了開發(fā)輸入設(shè)備的難度。下面以開發(fā)4×4小鍵盤輸入為例，介紹在MiniGUI中開發(fā)和實(shí)現(xiàn)特定鍵盤輸入設(shè)備輸入的方法。

1 MiniGUI對鍵盤輸入的處理方式

MiniGUI對鍵盤輸入的處理方式如圖1所示。鍵盤設(shè)備驅(qū)動程序從鍵盤接收原始的輸入事件和數(shù)據(jù)，并把它轉(zhuǎn)換為MiniGUI抽象的鍵盤事件和數(shù)據(jù)。相關(guān)的底層事件處理例程把這些鍵盤事件轉(zhuǎn)換為上層的擊鍵消息，放到相應(yīng)的消息隊(duì)列中。應(yīng)用程序通過消息循環(huán)獲取這些消息，交由窗口過程處理。

開發(fā)特定的鍵盤輸入，主要完成底層的兩部分工作：鍵盤驅(qū)動程序設(shè)計(jì)和鍵盤輸入引擎開發(fā)。前者負(fù)責(zé)從鍵盤接收原始輸入事件和數(shù)據(jù)，后者負(fù)責(zé)把原始的輸入事件和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抉成MiniGUI抽象的鍵盤事件和數(shù)據(jù)。至于抽象鍵盤事件和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上層的擊鍵消息等工作，則是由MiniGUI提供的底層事件處理例程自己完成，無需用戶設(shè)計(jì)，這正是MiniGUI提供輸入抽象層接口(IAL)所帶來的好處。下面具體介紹小鍵盤輸入的開發(fā)過程與實(shí)現(xiàn)方法，主要介紹重要接口函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

2 鍵盤驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

該設(shè)備驅(qū)動要實(shí)現(xiàn)的主要功能是進(jìn)行小鍵盤行列掃描，接收原始鍵盤輸入事件和數(shù)據(jù)，如有無鍵按下、按下某鍵或釋放某鍵。返回的字符型按鍵信息(小鍵盤掃描碼)由兩部分組成：“高位”代表鍵盤輸入事件，即按下(高位為O)或釋放(高位為1);“低7 位”代表鍵盤輸入數(shù)據(jù)，即按下或釋放的按鍵值。

2.1 鍵盤按鍵值的獲取

當(dāng)按下某個鍵時，和該鍵所在行列相連的兩路通用外設(shè)I/O引腳就會導(dǎo)通，其電平就會相同，因此驅(qū)動中只需要輪詢各路I/O引腳就可以知道按鍵值。比如，使各行線輸入低電平，各列線都通過上拉電阻接高電平，此時檢測各列，如果某一列電平為低，則說明該列所在的鍵盤已經(jīng)按下，使該列與行導(dǎo)通變?yōu)榈碗娖?，這樣就可以確定按鍵所在列號(j);同理，將各列置低電平，再依次查詢各行，就可以確定按鍵的行號(i)。若定義一個鍵值映射數(shù)組key_arrow[5] [5]表示所有鍵盤按鍵值：Key_arrow[5][5]={{0，O，O，O，0，0}，{0，‘7’，‘8’，‘9’，‘A’}，{0，‘4’， ‘5’，‘6’，‘B’}，{0，‘1’，‘2’，‘3’，‘C’}，{0，‘D’，‘O’，‘.’，‘E’}}，則按鍵值就為key_arrow[i] [j]。初始化時行列號均為0，因此當(dāng)小鍵盤無鍵按下時，返回按鍵值為0(即字符NULL)。

需要注意的是，要保證驅(qū)動正常工作，設(shè)置好行列線的輸入輸出模式后，需要一定時間延時以后才能開始進(jìn)行行(列)查詢。這是因?yàn)樾辛芯€進(jìn)行輸入輸出模式切換時存在硬件延遲。

2.2 鍵盤掃描碼的獲取

為了判斷鍵盤事件是按下還是釋放，定義兩個無符號型字符變量last和key。前者是靜態(tài)變量，存放等待釋放的鍵的按鍵值，即前一次掃描讀到的按鍵值;后者存放當(dāng)前鍵盤掃描碼。當(dāng)鍵盤事件為按下時，它的值和鍵盤按鍵值相同;當(dāng)鍵盤事件為釋放時，它的值等于last高位置l后的值。

2.3 功能實(shí)現(xiàn)流程

我們用驅(qū)動程序read接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)這些功能。當(dāng)應(yīng)用程序凋用read函數(shù)后，該函數(shù)先進(jìn)行行列掃描，得到鍵盤按鍵值key_arrow[i][j]后進(jìn)行判斷。著其非零，即有鍵按下，則直接將此按鍵值作為鍵盤的掃描碼(key=key_arrow[i][j]),并將其賦給字符變量last，表示該鍵等待釋放。如果key_arrow[i][j]為零，即無鍵按下，則判斷是否有需要釋放的鍵：若沒有(即last為O)，就直接將按鍵值(key=0)作為鍵盤掃描碼;若有鍵需要釋放(1ast非零)，就把1ast高位置1作為鍵盤掃描碼(key=last 10x80)，表示釋放剛按下的鍵，然后last清零，表示已沒有按鍵等待釋放。read函數(shù)最后發(fā)送鍵盤掃描碼(key)到用戶緩沖區(qū)后返回。

3 鍵盤輸入引擎的設(shè)計(jì)

第2部分要開發(fā)的是小鍵盤輸入引擎。它負(fù)責(zé)把鍵盤驅(qū)動提供的原始鍵盤輸入事件和數(shù)據(jù)(即小鍵盤掃描碼)轉(zhuǎn)換為MiniGUI抽象的鍵盤事件和數(shù)據(jù)(由系統(tǒng)掃描碼索引的鍵盤數(shù)組)。

3.1 MiniGUI的IAL接口

前面已提到，IAL定義了一組不依賴于任何特殊硬件的抽象接口，而用于實(shí)現(xiàn)這一抽象接口的底層代碼就稱為輸入引擎。在代碼實(shí)現(xiàn)上，MiniGUI通過 INPUT結(jié)構(gòu)來表示“輸入引擎”。它實(shí)際是一個擁有若干函數(shù)指針成員的結(jié)構(gòu)體，MiniGUI在特定的時候調(diào)用這些函數(shù)來達(dá)到操作硬件的目的，因此，編寫特定的輸入引擎，主要就是編碼實(shí)現(xiàn)INPUT結(jié)構(gòu)中的各個函數(shù)。該結(jié)構(gòu)定義在/minigui-free/libminigui-1.3. 3/src/ial/ial.h中，其中的主要成員函數(shù)如表l所列。為表述方便，定義當(dāng)前工作目錄為/mlnlgui-free/libminigui- 1.3.3，后文出現(xiàn)的所有文件目錄及路徑均在該目錄下。