嵌入式Linux中基于Qt／Embedded的鍵盤接口設計

摘要：采用S3C2440處理器和嵌入式Linux操作系統，選擇目前比較常用的Qt／Embedded作為圖形界面的開發語言，設計了嵌入式系統中的鍵盤接口。在介紹硬件平臺的基礎上，給出了嵌入式Linux下鍵盤設備驅動程序的工作過程及實現方法，簡單介紹了Qt／Embedded的架構和字符輸入策略，詳細設計了Qt鍵盤驅動插件和應用程序。實驗表明，鍵盤驅動采用Qt的插件系統，具有更好的獨立性和移植性。
關鍵詞：嵌入式Linux；Qt／Embedded；鍵盤驅動；S3C2440

引言
隨著嵌入式系統的不斷發展，特別是嵌入式處理器運算能力的不斷增強，嵌入式系統被廣泛應用于信息家電、移動通信、手持信息設備以及工業控制等眾多領域。與此同時，用戶對于嵌入式系統圖形用戶界面的需求也不斷提高。嵌入式Linux作為一種流行的嵌入式系統平臺，它所具備的穩定、高效、易裁剪、易移植、硬件支持廣泛等優點，結合其源碼開放的特征，使得Linux在嵌入式操作系統中的地位日益重要。Qt／Embedded是一個完整的自包含GUI和基于 Linux的嵌入式平臺開發工具，因其面向對象、跨平臺、界面設計更美觀和友好而得到廣泛的應用。Qt／Embedded具有客戶／服務器模型，直接向幀緩沖寫入數據，摒棄了X窗口系統，節省了內存。同時，將外部輸入設備抽象為鍵盤和鼠標輸入事件，底層接口支持鍵盤、GPM鼠標、觸摸屏，以及用戶自己定義的設備等。

1 硬件設計
電路采用三星S3C2440處理器，實現了4×4矩陣鍵盤的輸入。矩陣鍵盤使用了處理器的4個GPIO和4個中斷，以中斷方式獲取鍵值，對應的中斷引腳分別是EINT3、EINT9、EINT11、EINT13。GPIO引腳與矩陣鍵盤的行相連接作為輸入端，中斷引腳與矩陣鍵盤的列相連作為矩陣鍵盤的輸出端。開始時GPIO端輸出為低電平，當有按鍵被按下時，按鍵所在列輸出低電平產生中斷，這時可以判斷按鍵所在的列。然后向每一行依次輸入高電平，如果列的輸出端由低電平變成高電平，則可以確定按鍵所在的行，這時鍵值被唯一鎖定。具體電路如圖1所示。

2 LinuX下鍵盤接口驅動
鍵盤設備屬于字符設備，鍵盤驅動應該符合字符設備驅動的編寫模式。Linux采用內核模塊機制，當系統運行的時候驅動程序可以以模塊的形式動態地加載和卸載，既方便了驅動的調試，又縮短了開發周期。在驅動中必須實現static int_init my_kb_init(void)函數和stat-
ic void_exit my_kb_exit(void)函數。static int_init my_kb_init(void)函數在內核加載鍵盤驅動時被調用，注冊模塊為以后調用模塊函數預先做準備，同時完成字符設備的注冊，分配主設備號，設置中斷類型，安裝中斷函數，并且將所有中斷禁止。static void_exit my_kb_ exit(void)函數在卸載模塊時被調用，用于撤銷初始化函數所做的一切，否則在系統重新引導之前一些東西會殘留在系統中，導致模塊重新加載失敗。


鍵盤驅動中主要包括以下幾個子模塊：中斷處理子模塊、鍵盤掃描子模塊、消抖處理和組合鍵子模塊、重復按鍵子模塊等。驅動工作流程如圖2所示。


按鍵的識別主要是在中斷處理子模塊中完成的。當系統有按鍵被按下時，驅動程序先關掉中斷，然后掃描鍵盤，確定哪個鍵按下，鍵盤按下和抬起都有中斷發生，這樣可以為用戶提供按下和抬起標志，以判斷按鍵是單鍵按下還是多鍵齊按。在消抖處理和組合鍵子模塊中，加入Linux內核定時器，鍵盤定時掃描，消除抖動得到穩定鍵值。重復按鍵子模塊是根據Linux內部的定時器，設置自動重復開始延時和自動重復延時，鍵盤按下后根據延時來完成按鍵事件，鍵值存入隊列供應用程序讀取。