Implementierung eines Tastaturtreibers für ein eingebettetes Linux-System (1)

1 Einführung

Linux wird aufgrund seiner vielen Vorteile wie einem leistungsstarken und stabilen Kernel, einfacher Erweiterung und Reduzierung sowie umfassender Hardwareunterstützung häufig in eingebetteten Systemen verwendet. Viele eingebettete Linux-Systeme, insbesondere solche mit starker Interaktion mit Benutzern, müssen häufig mit einer speziellen Tastatur ausgestattet werden. Derzeit müssen Entwickler Treiber für ihre eigenen speziellen Tastaturen schreiben, die auf den tatsächlichen Bedingungen basieren.

2 Einführung in den Linux-Tastaturtreiber

Die meisten Treiber in Linux verwenden eine hierarchische Architektur, und Tastaturtreiber sind keine Ausnahme. Unter Linux ist der Tastaturtreiber in zwei Schichten implementiert. Unter ihnen ist die obere Schicht eine allgemeine Tastaturabstraktionsschicht, die einige Funktionen des Tastaturtreibers vervollständigt, die nicht von der zugrunde liegenden spezifischen Hardware abhängen, und ist für die Bereitstellung von Diensten für die darunter liegende Schicht verantwortlich , das eng mit der spezifischen Hardware zusammenhängt und hauptsächlich für die Hardwareverarbeitung verantwortlich ist Direkter Betrieb. Die oberen öffentlichen Teile des Tastaturtreibers befinden sich in drivers/keyboard.c. Das Wichtigste in dieser Datei ist die Funktion handle_scancode, die vom Kernel mithilfe des Makros EXPORT_SYMBOL exportiert wird. Die von handle_scancode ausgeführte Funktion besteht darin, zuerst den Scancode in einen Tastencode umzuwandeln, dann den Tastencode entsprechend dem Drücken von Umschalt-, Alt- und anderen erweiterten Tasten in einen Zielcode umzuwandeln, normalerweise einen ASCII-Code, und schließlich den ASCII-Code einzugeben in den Puffer des Endgeräts und plant ein Tasklet, um es auf dem Monitor wiederzugeben. Es ist ersichtlich, dass diese Funktion einen Teil der Kernarbeit im Tastaturtreiber abschließt und diese logischen Kernfunktionen nicht von der zugrunde liegenden Hardware abhängen, sodass sie isoliert und in die zugrunde liegenden Hardwareverarbeitungsfunktionsaufrufe exportiert werden können. In dieser Datei sind auch mehrere andere Rückruffunktionen definiert, die von den öffentlichen Teilen der oberen Ebene des Tastaturtreibers aufgerufen und von den zugrunde liegenden Hardware-Verarbeitungsfunktionen implementiert werden. Zum Beispiel kbd_init_hw, kbd_translate, kbd_unexpected_up und so weiter. Unter anderem wird kbd_translate von handle_scancode aufgerufen, der für die Konvertierung von Scancodes in Schlüsselcodes verantwortlich ist. Der zugrunde liegende Hardwareverarbeitungsteil des Tastaturtreibers weist je nach Hardware unterschiedliche Implementierungen auf. Beispielsweise sind die zugrunde liegenden Hardware-Verarbeitungsfunktionen der Standardtastatur auf der PC-Plattform in „driver/Pc_keyb.c“ konzentriert. Diese Datei enthält die Tastatur-Interrupt-Verarbeitungsfunktion „keyboard_interrupt“, die Scan-Code-zu-Tastencode-Konvertierungsfunktion „pckbd_translate“ und andere Funktionen, die eng mit der zugrunde liegenden Hardware zusammenhängen.

Bei dieser Architektur ist es besonders klar, dem System eine spezielle Tastatur hinzuzufügen. Entwickler müssen lediglich die zugrunde liegenden Hardware-Verarbeitungsfunktionen in den Treiber schreiben, um die Tastatur anzusteuern. Im Allgemeinen besteht die wichtigste Aufgabe in der zugrunde liegenden Hardware-Verarbeitungsfunktion darin, den Scan-Code der gedrückten Taste bei der Tastatur-Interrupt-Verarbeitung abzurufen und handle_scancode als Parameter aufzurufen. Der Scan-Code kann von Ihnen selbst definiert werden, dies muss jedoch der Fall sein Identifizieren Sie eindeutig die Position der gedrückten Taste auf der Tastatur. Darüber hinaus müssen Entwickler auch die entsprechende Konvertierungsfunktion kbd_translate von benutzerdefinierten Scancodes in Schlüsselcodes bereitstellen. Die spezifische Konvertierung des Schlüsselcodes, das Platzieren des Zielcodes im Eingabepuffer des Terminals und das Echo werden alle durch handle_scancode abgeschlossen. Wir können hier auch sehen, dass die Kernel-Exportfunktion handle_scancode eine Schlüsselrolle beim Verkleben der oberen allgemeinen Abstraktionsschicht und der darunter liegenden Hardware-Verarbeitungsschicht im gesamten Tastaturtreiber spielt.

3 Anwendungsbeispiel

Nachfolgend veranschaulichen wir anhand eines konkreten Anwendungsbeispiels den konkreten Prozess des Schreibens eines Treibers für eine spezielle Tastatur in einem eingebetteten Linux-System.

3.1 Beschreibung des Hardwaremoduls

Der Aufbau dieses Systems nutzt das S3C2410-Entwicklungsboard von Samsung als Hardwareplattform. Das Hardwaremodul der Spezialtastatur besteht im Wesentlichen aus zwei SN74hc164-Chips und einer Matrix-Scan-Schaltung mit 4 Zeilen und 16 Spalten. SN74hc164 ist ein 8-Bit-Schieberegister mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang, das aus 8 in Reihe geschalteten D-Flip-Flops besteht. Sein Funktionsprinzip ist einfach wie folgt. Der SN74hc164-Chip gibt den seriellen Eingang an den A- und B-Pins parallel an die Ausgangspins QA bis QH aus, nachdem er 8 Taktimpulse an der ansteigenden Flanke des Taktimpulses CLK erhalten hat. Die Wahrheitstabelle ist in Abbildung 1 dargestellt.

Nachdem die beiden SN74hc164-Chips in Reihe geschaltet sind, verbinden Sie ihren CLK-Pin und CLR-Pin mit den GPB2- und GPB4-Ports der S3C2410-Entwicklungsplatine und verbinden Sie die A- und B-Pins des ersten SN74hc164-Chips Zum GPB1-Port des Entwicklungsboards werden diese drei GPIO-Ports als Ausgangsports konfiguriert. Auf diese Weise verwenden wir zwei SN74hc164-Register, um nur 3 GPIO-Ports zu belegen und Eingaben für die 16 Spalten der Matrix-Scan-Schaltung bereitzustellen, wodurch Kosten gespart und die Verschwendung von GPIO-Ressourcen vermieden wird. Dies bringt jedoch auch gewisse Probleme bei der Implementierung des Tastaturtreibers mit sich. Der Treiber muss zunächst den SN74hc164 ansteuern und kann dann die 16 Spalten der Matrixschaltung steuern. Die vier Zeilenpins der Matrixschaltung sind jeweils mit den Ports GPG6, GPG7, GPG8 und GPG9 des S3C2410 verbunden, und diese vier Ports sind als Interrupt-Quellen konfiguriert. Wenn keine Taste gedrückt wird, wird es direkt als hohes Potenzial gelesen. Bei der Verwendung werden die 16 Spalten der Tastatur zunächst über den SN74hc164-Chip auf niedriges Potenzial gesetzt. Wenn eine beliebige Taste gedrückt wird, liegt Spannung an der entsprechenden Zeile an Sprung von hoch nach niedrig. Dies löst einen Interrupt aus.

3.2 Beschreibung des Softwaremoduls

Das Obige ist der Inhalt der Tastaturtreiberimplementierung eines eingebetteten Linux-Systems (1). Weitere verwandte Inhalte finden Sie auf der chinesischen PHP-Website (www .php.cn)!