11.6按鍵驅動程序實例

11.6.1按鍵工作原理

LED和蜂鳴器是最簡單的GPIO的應用，都不需要任何外部輸入或控制。按鍵同樣使用GPIO接口，但按鍵本身需要外部的輸入，即在驅動程序中要處理外部中斷。按鍵硬件驅動原理圖如圖11-7所示。在圖11-7的4×4矩陣按鍵（K1~K16）電路中，使用4個輸入/輸出端口（EINT0、EINT2、EINT11和EINT19）和4個輸出端口（KSCAN0~KSCAN3）。

圖11.7按鍵驅動電路原理圖

按鍵驅動電路使用的端口和對應的寄存器如表11-18所示。

表11.18 按鍵電路的主要端口

因為通常中斷端口是比較珍貴且有限的資源，所以在本電路設計中，16個按鍵復用了4個中斷線。那怎么樣才能及時而準確地對矩陣按鍵進行掃描呢？

某個中斷的產生表示，與它所對應的矩陣行的4個按鍵中，至少有一個按鍵被按住了。因此可以通過查看產生了哪個中斷，來確定在矩陣的哪一行中發生了按鍵操作（按住或釋放）。例如，如果產生了外部2號線中斷（EINT2變為低電平），則表示K7、K8、K9和K15中至少有一個按鍵被按住了。這時候4個EINT端口應該通過GPIO配置寄存器被設置為外部中斷端口，而且4個KSCAN端口的輸出必須為低電平。

在確定按鍵操作所在行的位置之后，我們還得查看按鍵操作所在列的位置。此時要使用KSCAN端口組，同時將4個EINT端口配置為通用輸入端口（而不是中斷端口）。在4個KSCAN端口中，輪流將其中某一個端口的輸出置為低電平，其他3個端口的輸出置為高電平。這樣逐列進行掃描，直到按鍵所在列的KSCAN端口輸出為低電平，此時按鍵操作所在行的EINT管腳的輸入端口的值會變成低電平。例如，在確認產生了外部2號中斷之后，進行逐列掃描。若發現在KSCAN1為低電平時（其他端口輸出均為高電平），GPF2（EINT2管腳的輸入端口）變為低電平，則可以斷定按鍵K8被按住了。

以上的討論都是在按鍵的理想狀態下進行的，但實際的按鍵動作會在短時間（幾毫秒至幾十毫秒）內產生信號抖動。例如，當按鍵被按下時，其動作就像彈簧的若干次往復運動，將產生幾個脈沖信號。一次按鍵操作將會產生若干次按鍵中斷，從而會產生抖動現象。因此驅動程序中必須要解決去除抖動所產生的毛刺信號的問題。

11.6.2按鍵驅動程序

首先按鍵設備相關的數據結構的定義如下所示：

/*butt_drv.h*/

……

typedefstruct_st_key_info_matrix/*按鍵數據結構*/

{

unsignedcharkey_id;/*按鍵ID*/

unsignedintirq_no;/*對應的中斷號*/

unsignedintirq_gpio_port;/*對應的中斷線的輸入端口地址*/

unsignedintkscan_gpio_port;/*對應的KSCAN端口地址*/

}st_key_info_matrix;

typedefstruct_st_key_buffer/*按鍵緩沖數據結構*/

{

unsignedlongjiffy[MAX_KEY_COUNT];/*按鍵時間,5s以前的銨鍵作廢*/

unsignedcharbuf[MAX_KEY_COUNT];/*按鍵緩沖區*/

unsignedinthead,tail;/*按鍵緩沖區頭和尾*/

}st_key_buffer;

……