基于Small RTOS51的PS/2鍵盤驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

引言

隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，嵌入式軟件向軟件平臺(tái)的靠近，單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)不再是單一線程結(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，類型也呈多樣化，如果仍然用矩陣式掃描鍵盤，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，2）使用消息編寫；3）使用信號(hào)量編寫，ps2鍵盤既不需要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)程序使用中斷接收案件的部分掃描碼，并使用全局變量緩存它們，使用一個(gè)任務(wù)處理這些描述碼來(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，所以掃描碼應(yīng)為：12h，34h，f0h，34h，f0h，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)按鍵或那些綜合鍵被按下，并可通過(guò)查找表找到相應(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：

程序首先按照small rtos51的中斷編寫規(guī)范調(diào)用宏os_int_enter（）。如果用戶禁止中斷嵌套管理（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，以拒絕接收鍵盤發(fā)送后面的掃描碼，然后，直接調(diào)用ossendintsignal（keycode transt_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)行一定的延遲，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型，并通過(guò)查找表找到相應(yīng)的ascii號(hào)碼，任務(wù)源代碼如下：

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鍵盤初始化ps2int（）。初始化中，可以簡(jiǎn)單地開始所使用的中斷，也可以在該函數(shù)中加上其他一些用戶程序。

下面服務(wù)函數(shù)開始進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)中，oswait(k_sig，0）。是等待信號(hào)，當(dāng)中斷程序接收掃描碼會(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)查找noshift[temp[1]]，找到相應(yīng)的ascii碼；

若temp[0]為0x12且0x59，則說(shuō)明是shift與一個(gè)普通鍵的組合鍵，可通過(guò)查找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：

sbit sda＝p1∧0；

sbit clk＝p3∧2；

還要定義鍵碼處理任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，＃define keycode transt_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碼做相應(yīng)處理即可。

結(jié)語(yǔ)

本驅(qū)動(dòng)程序沒有對(duì)ps/2鍵盤作初始化，因?yàn)橹灰?，ps/2鍵盤就會(huì)按默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行初始化，既然沒有初始化，小鍵盤只能做相應(yīng)的功能鍵使用，而不能做數(shù)字鍵使用，有興趣者可將初始化程序補(bǔ)充完整。