基于Small RTOS51的PS/2鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

引言

隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，嵌入式軟件設(shè)計(jì)向軟件平臺(tái)靠近，單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)不再是單一線(xiàn)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(wú)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(lèi)型也呈多樣化。如果仍然用矩陣式掃描鍵盤(pán)，勢(shì)必浪費(fèi)單片機(jī)巨大的資源，且增加了成本。若用PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)PS/2鍵盤(pán)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(pán)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(xiě);② 使用消息編寫(xiě);③ 使用信號(hào)量編寫(xiě)。PS/2鍵盤(pán)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(lái)獲取按鍵鍵值。通過(guò)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?huà)呙璐a應(yīng)為：12H，34H，F(xiàn)0H，34H，F(xiàn)0H，12H。

由以上分析可知，無(wú)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(guò)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(xiě)規(guī)范調(diào)用宏OS_Int_ENTER()。如果用戶(hù)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(pán)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(xiě)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(lèi)型，并通過(guò)查表找到相應(yīng)的ASCII碼。任務(wù)源代碼如下：

KeyCodeTranst() {

uint8Key;

PS2Int();//鍵盤(pán)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(wú)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(pán)初始化PS2Int()。初始化中，可以簡(jiǎn)單地開(kāi)始所使用的中斷，也可以在該函數(shù)中加上其他一些用戶(hù)程序。

下面服務(wù)函數(shù)開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)無(wú)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(guò)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(shuō)明是普通按鍵，可通過(guò)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(shuō)明是功能鍵，可通過(guò)查表noshift[temp[1]]，找到相應(yīng)的ASCII碼;

若temp[0]為0x12或0x59，則說(shuō)明是shift與一個(gè)普通鍵的組合鍵，可通過(guò)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系列單片機(jī)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(yǔ)

本驅(qū)動(dòng)程序沒(méi)有對(duì)PS/2鍵盤(pán)作初始化。因?yàn)橹灰?，PS/2鍵盤(pán)就會(huì)按默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行初始化。既然沒(méi)有初始化，小鍵盤(pán)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(kāi)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(pán)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì).單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)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