基于I2C總線的鍵盤驅(qū)動的設(shè)計與實現(xiàn)

作者：時間：2009-07-03 來源：網(wǎng)絡(luò)

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Windows CE操作系統(tǒng)驅(qū)動層分為MDD層(Model Device Driver，模型設(shè)備驅(qū)動)和PDD(Platform Dependent Driver，平臺相關(guān)驅(qū)動)兩層，框架結(jié)構(gòu)如圖4所示。MDD層是抽象出來的一些功能，不與硬件直接相關(guān)，他接收PDD層傳來的數(shù)據(jù)，完成處理得到的鍵值，發(fā)出消息通知處理處理響應(yīng)操作的程序，PDD層與硬件直接相關(guān)，實現(xiàn)硬件接口以及獲得的硬件特性傳遞給MDD層。

驅(qū)動實現(xiàn)流程，PDD層主要實現(xiàn)鍵盤的監(jiān)控，開辟兩個線程，線程MaxKeyCheckPro監(jiān)控INT腳的電平變化。當(dāng)有鍵按下，INT拉低，此時在I2C總線準(zhǔn)備完畢的情況下，通過I2C總線發(fā)送讀取鍵值的命令讀取芯片的FIFO，芯片在接收到命令之后會將FIFO中存儲的鍵值通過I2C總線發(fā)出傳回給線程MaxKeyCheckPro，同時發(fā)出通知給線程KeybdIstThreadProc，將傳遞回來的鍵值傳給線程KeybdIstThreadProc，再由線程KeybdIstThreadProc負(fù)責(zé)將鍵值傳給MDD層，MDD層負(fù)責(zé)存儲鍵值，并發(fā)出消息通知相應(yīng)的程序?qū)︽I值做出響應(yīng)。

采用兩個線程的目的是讓各自完成自己的操作，不會造成相互的影響，在按鍵頻繁觸發(fā)的情況下，線程MaxKey CheckPro可以在快速得到鍵值傳遞出去之后立即等待下一次按鍵的發(fā)生，不會因為在處理其他的操作而使得下一次按鍵的響應(yīng)有所延遲。

3.3 I2C總線的通信流程

由于按鍵的頻繁按下會導(dǎo)致不停地使用I2C總線讀取芯片F(xiàn)IFO，所以防止2次讀寫之間的干擾(即在一次讀寫沒有完成之前另一次讀寫操作也占用I2C總線，兩次的數(shù)據(jù)會造成紊亂)是一個重要的問題。

針對一次讀寫操作，考慮到其不可打斷性以防止數(shù)據(jù)的破壞，采用mutex互斥鎖。即每次只允許1個讀寫操作占用I2C總線。在1次讀寫操作開始之前，等待互斥鎖，直到讀寫操作完畢，釋放互斥鎖。這樣當(dāng)在一次讀寫沒有完成之前，另一次讀寫無法占用I2C總線，而只能等待。具體流程如圖5所示：

3.4 具體讀寫操作

這里的鍵盤驅(qū)動與普通鍵盤驅(qū)動不同，不需要通過判斷鍵盤矩陣的電平變化來得到鍵值，這些操作由芯片內(nèi)部完成。鍵盤控制器對按鍵操作去抖并且自動存入FIFO中，因此所需要做的操作就是在檢測到鍵盤按下之后讀取FIFO。如圖6所示。

但值得注意的是，每次按鍵按下之后，INT腳會被拉高，但是只有在將FIFO清空之后INT才會被拉低，拉低之后如果繼續(xù)有鍵盤按下，會繼續(xù)把鍵值存放在FIFO中。所以每次的讀取操作需要清空FIFO。但是在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)當(dāng)鍵盤在被快速按下時，對于FIFO中的操作都做出響應(yīng)會影響系統(tǒng)的性能，所以選擇丟掉FIFO隊列中其他鍵值，只保留最后一個。

4 性能分析

整個過程CPU通過3根主線和芯片通信，實現(xiàn)了按鍵操作的快速響應(yīng)和處理，可以控制最多達64個按鍵的防抖及響應(yīng)，由于芯片封裝了一部分功能，由硬件來處理使得速度變快。由于I2C的多主控特點，不會影響掛在I2C上的其他外設(shè)的工作和性能。

5 結(jié) 語

本文介紹基于PXA270處理器和WindowsCE 5.0操作系統(tǒng)上的鍵盤驅(qū)動的設(shè)計和實現(xiàn)。目前已經(jīng)在本平臺上穩(wěn)定運行，具有很好的按鍵處理能力。