在嵌入式体系开发中，常常经过键盘来完结人机交互。本文介绍了一种直接运用ARM的I/O口扩展矩阵键盘的办法。一起以TQ2440开发板为例，对硬件电路衔接和相应的linux驱动规划办法都作了详细阐明。
1.导言
ARM微处理器已广泛应用于工业操控、消费类电子产品、通讯体系等范畴。矩阵键盘是一种常用的键盘办法，它将按键规划成M行N列，这样共需M+N根信号线，却可驱动M×N个按键，大大节省了I/O资源。本文介绍了一种运用TQ2440开发板的GPIO口扩展5×4矩阵键盘的办法，并将一切按键从头布局成手持终端的键盘办法，便利操作。
2.硬件规划
本规划扩展5行4列的矩阵键盘，如图1所示。其间行线ROW1-ROW5衔接S3C2440的中止引脚EINT8，EINT9，EINT11，EINT13，EINT14[1].这些中止引脚自身连有10kΩ的上拉电阻，把中止引脚电平拉高，保证按键空闲时不会触发中止。列线COL1-COL4衔接S3C2440的一般I/O口GPF3，GPF4，GPG7，GPG10.这儿需求留意的问题是：保证行线所用的中止在Linux的其他设备中均未运用到，不然会引起该驱动程序或其他驱动程序初始化失利。
考虑到手持终端设备按键的常用性与操作的便利性，只取矩阵键盘的前18键，并将它们从头布局为图2的办法。其间Ent键具有二重功用，即承认功用（短按）和开关机功用（长按），此功用将在驱动程序中完结。
3.矩阵键盘的Linux驱动程序规划
3.1 键盘驱动整体概述
驱动程序是操作体系内核和硬件设备之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，使应用程序能够像操作一般文件相同操作硬件设备[2].驱动程序没有main函数，它以一个模块初始化函数作为进口，而且它完结初始化之后不再运转，等候体系调用。
驱动程序是linux内核的一部分，所以在程序编写上要选用linux的表达办法。首要将列I/O端口界说为数组：col_table [] ={ S3C2410_GPF3，S3C2410_GPF4， …}，行I/O端口界说为结构型：
button_irqs [] ={ {IRQ_EINT8，S3C2410_GPG0，S3C2410_GPG0_EINT8， 0，“R1″}，
{IRQ_EINT9，S3C2410_GPG1，S3C2410_GPG1_EINT9， 1，”R2″}，
…}.//中止号（irq），引脚（pin），引脚设置，序号，称号
矩阵键盘是作为Linux的一个字符设备注册到体系中的。咱们首要向体系注册矩阵键盘设备，包含设备号，设备名及file_operations结构体；file_operations结构体的成员函数是字符设备驱动程序规划的主体内容，这些函数实践会在应用程序进行Linux的open（）、write（）、read（）、close（）等体系调用时终究被调用[3].用户对键盘没有写操作，其file_operations结构体的成员函数为open（）、read（）、close（）、poll（）。
中止的注册和队伍初始化在翻开键盘时（即open（）函数中）完结。注册中止包含：中止号，中止进口程序，中止办法，中止名和代号。要害句子为：request_irq（button_irqs[i].irq，buttons_interrupt，IRQ_TYPE_EDGE_FALLING，button_irqs[i].name，（void*）&button_irqs[i]）。IRQ_TYPE_EDGE_FALLING意思为下降沿触发。然后再进行队伍初始化：设置行线为中止，使能上拉，在linux中其表达办法为：
s3c2410_gpio_cfgpin（button_irqs[i].
pin，S3C2410_GPIO_SFN2）； //设置第i行引脚为中止
s3c2410_gpio_pullup（button_irqs[i].
pin，1）； //第i行引脚上拉
设置列线为输出，置低电平。句子表达同理，因为篇幅所限，这儿不再逐个列出。
read（）函数完结从设备中读取数据。该函数完结无按键按下时程序进入休眠，要害代码：
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD（button_waitq）； //生成一个等候队伍头队伍，名为button_waitq
static volatile int ev_press = 0；//置1，表明有键按下
ev_press为0时履行句子：wait_event_interruptible（button_waitq，ev_press），程序即进入休眠。ev_press为1时把数据从内核空间仿制到用户空间，要害句子：
copy_to_user（buff，（const void *）key_values，min（sizeof（key_values），count））；//buff为用户空间的指针，key_values为内核空间指针，最终一个参数为从内核空间向用户空间仿制数据的字节数，咱们取实践巨细与用户指定巨细中的最小值。数据仿制成功时回来零；犯错时回来没有仿制成功的数据字节数。
close（）函数完结封闭矩阵键盘设备，开释已注册的中止，要害句子：free_irq（button_irqs[i].irq，（void *）&button_irqs[i]）。
Poll（）函数完结轮询，假如没有按键数据，调用linux的poll_wait函数等候；假如有按键数据，则select函数会马上回来。
3.2 中止处理及键盘扫描程序
中止处理函数的称号为上面注册的buttons_interrupt.详细程序流程如图3所示。当有按键按下时，该键地点队伍导通。列的低电平将该行电平拉低，然后触发中止。然后，进入中止处理函数。因为按键存在颤动的问题，单靠一次中止的触发就断定有按键按下是不可靠的，所以选用定时器延时10ms后再进入键盘扫描函数。
本规划的键盘扫描程序选用先承认行再承认列的办法，最终对队伍进行必定的运算即得键值。首要承认行：逐行扫描，判别是否有行引脚为低电平。若有，保存该行值（row）。持续承认列：逐列置低电平，当该列为按下地点列时，才会使该行再次为低电平，然后承认列（column）。再对队伍进行运算：k=row*4+column，则将矩阵键盘的每一键对应为键号0-19.键盘布局为图2所示办法后，咱们只取矩阵键盘的前18键（键号0-17），键值保存为k+1.关于Ent键，经过按下的时刻长短区别是承认功用仍是开关机功用，按下时刻小于0.5秒为承认功用，按下时刻大于1.6秒为开关机功用，时刻在0.5秒-1.6秒的视为无效操作。计时办法为：
若该行仍为低电平且整数cnt小于1700：延时1ms，cnt++；依据cnt值即得按下时刻。
开关机功用保存为第18键号，键值19.
4.驱动程序的测验
测验程序归于上层应用程序，直接调用键盘驱动程序供给的接口即可完结度键盘的操作。咱们调用open（）函数完结矩阵键盘设备的翻开，再调用read（）函数即可将键盘数据读取出来并保存到自己界说的数组中，最终运用printf（）函数将测验成果显示出来。
功运用到笔者的项目中，键盘输入的正确率和反应时刻均契合规划要求。
5.总结
本文介绍了一种直接从ARM的I/O口扩展矩阵键盘的办法，它无需添加其它接口%&&&&&%，规划快速有用，并完结了在Linux体系下的驱动，为ARM嵌入式设备扩展手持终端式键盘供给了一种解决方案。
