嵌入式系統(tǒng)通常擁有特定的輸入設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。目前國內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。

1 MiniGUI對(duì)鍵盤輸入的處理方式

MiniGUI是由北京飛漫軟件技術(shù)有限公司創(chuàng)辦的開源Linux圖形用戶界面支持系統(tǒng)，經(jīng)過近些年的發(fā)展，MiniGUI已經(jīng)發(fā)展成為比較成熟的性能優(yōu)良的、功能豐富的跨操作系統(tǒng)的嵌入式圖形界面支持系統(tǒng)?！靶　笔荕iniGUI的特色，它目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通訊、醫(yī)療、工控、電子、機(jī)頂盒、多媒體等領(lǐng)域。目前，MiniGUI的最新版本為MiniGUI 3.0，所以MiniGUI對(duì)中文的支持最好。它支持GB2312與BIG5字元集，其他字元集也可以輕松加入。MiniGUI 為嵌入式 Linux 系統(tǒng)提供了完整的圖形系統(tǒng)支持，是全球針對(duì)嵌入式 Linux僅有的兩個(gè)商用嵌入式GUI系統(tǒng)之一。MiniGUI為嵌入式Linux 系統(tǒng)提供了完整的多進(jìn)程支持；可以 MiniGUI-Processes、MiniGUI-Threads或者M(jìn)iniGUI-Standalone 三種運(yùn)行模式運(yùn)行。

開發(fā)特定的鍵盤輸入，主要完成底層的兩部分工作：鍵盤驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和鍵盤輸入引擎開發(fā)。前者負(fù)責(zé)從鍵盤接收原始輸入事件和數(shù)據(jù)，后者負(fù)責(zé)把原始的輸入事件和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抉成MiniGUI抽象的鍵盤事件和數(shù)據(jù)。至于抽象鍵盤事件和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上層的擊鍵消息等工作，則是由MiniGUI提供的底層事件處理例程自己完成，無需用戶設(shè)計(jì)。

2 鍵盤驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

該設(shè)備驅(qū)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能是進(jìn)行小鍵盤行列掃描，接收原始鍵盤輸入事件和數(shù)據(jù)，如有無鍵按下、按下某鍵或釋放某鍵。返回的字符型按鍵信息（小鍵盤掃描碼）由兩部分組成：“高位”代表鍵盤輸入事件，即按下（高位為O）或釋放（高位為1）；“低7位”代表鍵盤輸入數(shù)據(jù)，即按下或釋放的按鍵值。

2.1 鍵盤按鍵值的獲取

當(dāng)按下某個(gè)鍵時(shí)，和該鍵所在行列相連的兩路通用外設(shè)I／O引腳就會(huì)導(dǎo)通，其電平就會(huì)相同，因此驅(qū)動(dòng)中只需要輪詢各路I／O引腳就可以知道按鍵值。比如，使各行線輸入低電平，各列線都通過上拉電阻接高電平，此時(shí)檢測(cè)各列，如果某一列電平為低，則說明該列所在的鍵盤已經(jīng)按下，使該列與行導(dǎo)通變?yōu)榈碗娖?，這樣就可以確定按鍵所在列號(hào)（j）；同理，將各列置低電平，再依次查詢各行，就可以確定按鍵的行號(hào)（i）。若定義一個(gè)鍵值映射數(shù)組key_arrow[5][5]表示所有鍵盤按鍵值：Key_arrow[5][5]={{0，O，O，O，0，0}，{0，‘7’，‘8’，‘9’，‘A’}，{0，‘4’，‘5’，‘6’，‘B’}，{0，‘1’，‘2’，‘3’，‘C’}，{0，‘D’，‘O’，‘?！瓻’}}，則按鍵值就為key_arrow[i][j]。初始化時(shí)行列號(hào)均為0，因此當(dāng)小鍵盤無鍵按下時(shí)，返回按鍵值為0（即字符NULL）。

2.2 鍵盤掃描碼的獲取

為了判斷鍵盤事件是按下還是釋放，定義兩個(gè)無符號(hào)型字符變量last和key。前者是靜態(tài)變量，存放等待釋放的鍵的按鍵值，即前一次掃描讀到的按鍵值；后者存放當(dāng)前鍵盤掃描碼。當(dāng)鍵盤事件為按下時(shí)，它的值和鍵盤按鍵值相同；當(dāng)鍵盤事件為釋放時(shí)，它的值等于last高位置l后的值。

2.3 功能實(shí)現(xiàn)流程

我們用驅(qū)動(dòng)程序read接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)這些功能。當(dāng)應(yīng)用程序凋用read函數(shù)后，該函數(shù)先進(jìn)行行列掃描，得到鍵盤按鍵值key_arrow[i][j]后進(jìn)行判斷。著其非零，即有鍵按下，則直接將此按鍵值作為鍵盤的掃描碼（key=key_arrow[i][j]），并將其賦給字符變量last，表示該鍵等待釋放。如果key_arrow[i][j]為零，即無鍵按下，則判斷是否有需要釋放的鍵：若沒有（即last為O），就直接將按鍵值（key=0）作為鍵盤掃描碼；若有鍵需要釋放（1ast非零），就把1ast高位置1作為鍵盤掃描碼（key=last 10x80），表示釋放剛按下的鍵，然后last清零，表示已沒有按鍵等待釋放。

3 鍵盤輸入引擎的設(shè)計(jì)

第2部分要開發(fā)的是小鍵盤輸入引擎。它負(fù)責(zé)把鍵盤驅(qū)動(dòng)提供的原始鍵盤輸入事件和數(shù)據(jù)（即小鍵盤掃描碼）轉(zhuǎn)換為MiniGUI抽象的鍵盤事件和數(shù)據(jù)（由系統(tǒng)掃描碼索引的鍵盤數(shù)組）。

3.1 MiniGUI的IAL接口

前面已提到，IAL定義了一組不依賴于任何特殊硬件的抽象接口，而用于實(shí)現(xiàn)這一抽象接口的底層代碼就稱為輸入引擎。在代碼實(shí)現(xiàn)上，MiniGUI通過INPUT結(jié)構(gòu)來表示“輸入引擎”。它實(shí)際是一個(gè)擁有若干函數(shù)指針成員的結(jié)構(gòu)體，MiniGUI在特定的時(shí)候調(diào)用這些函數(shù)來達(dá)到操作硬件的目的，因此，編寫特定的輸入引擎，主要就是編碼實(shí)現(xiàn)INPUT結(jié)構(gòu)中的各個(gè)函數(shù)。該結(jié)構(gòu)定義在／minigui-free／libminigui-1.3.3／src／ial／ial.h中，其中的主要成員函數(shù)如表l所列。

3.2 編寫小鍵盤輸入引擎

3.2.1 底層輸入操作函數(shù)實(shí)現(xiàn)

對(duì)于小鍵盤輸入，鼠標(biāo)操作接口函數(shù)不用進(jìn)行任何操作，直接返回即可，主要需要編寫的是keyboard_update及wait_event函數(shù)。當(dāng)。MiniCUI應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，相關(guān)的底層事件處理例程會(huì)不斷調(diào)用wait_event函數(shù)查詢是否有輸入事件發(fā)生，故在該函數(shù)中調(diào)用小鍵盤驅(qū)動(dòng)的read函數(shù)，獲取用戶輸入的按鍵信息。

需要注意的是，由于系統(tǒng)以很高的頻率不斷調(diào)用wait_event函數(shù)，因此當(dāng)該函數(shù)捕捉到鍵按下事件時(shí)，需要一定時(shí)間（如100 ms）延時(shí)再返回，以避免一次按鍵產(chǎn)生多次鍵盤事件。

MiniGUI使用一個(gè)一維數(shù)組state[128]記錄按鍵的狀態(tài)。該數(shù)組定義在include／common.h中。State[128]中每個(gè)元素均對(duì)應(yīng)一特定的按鍵，如果某一元素為l，說明它所對(duì)應(yīng)的鍵被按下，否則該鍵未被按下。因此，key-board_update函數(shù)要做的工作就是，根據(jù)鍵盤掃描驅(qū)動(dòng)程序的返回值，更新state數(shù)組的元素值，從而向上層驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序反映按鍵狀態(tài)。

3.2.2 初始化及終止函數(shù)實(shí)現(xiàn)

在初始化函數(shù)中先打開小鍵盤輸入設(shè)備，成功以后對(duì)輸入引擎的其他成員（底層輸入操作接口函數(shù)）賦值，返回TRUE。終止清除函數(shù)的主要工作是關(guān)閉鍵盤輸入文件。輸入引擎相關(guān)內(nèi)容的格式可參照src／ial／目錄下的其他輸入引擎。

3.3 輸入引擎的使用原理

在src／ial／ial.c中，用inputs結(jié)構(gòu)數(shù)組定義了MiniGUI支持的所有輸入引擎信息。系統(tǒng)啟動(dòng)后，將根據(jù)MiniGUI.cfg配置文件，在inputs結(jié)構(gòu)中尋找特定的輸入引擎作為當(dāng)前的輸入引擎。然后，調(diào)用該引擎的初始化函數(shù)，對(duì)全局變量cur_input（表當(dāng)前使用的輸入引擎）的其他成員函數(shù)進(jìn)行賦值。

在src／sever／server.c中，函數(shù)IdleHandler4Server凋用輸入引擎中IAL_WaitEvent成員函數(shù)，檢查是否有底層輸入事件發(fā)生。當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，檢查是鼠標(biāo)（觸摸屏）事件還是鍵盤事件發(fā)生，并分別用parseEvent（msg_que， event）處理這些事件。parseEvent函數(shù)中首先調(diào)用Getl-wevent（event，＆1we）函數(shù)。該函數(shù)利用IAL引擎中相應(yīng)底層操作函數(shù)收集底層輸入事件1we（該結(jié)構(gòu)定義在paxseEverlt函數(shù)中），parseEvent再將收集到的這些事件轉(zhuǎn)化為上層能理解的消息。具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)可參考server.c文件。

4 鍵盤輸入在MiniGuI中的實(shí)現(xiàn)步驟

4.1 加載小鍵盤驅(qū)動(dòng)

有兩種方法加載：一是把該驅(qū)動(dòng)加載入內(nèi)核；二是可以將編譯的*.o文件拷貝到目標(biāo)板根文件系統(tǒng)巾，目標(biāo)板啟動(dòng)后用insmod命令動(dòng)態(tài)加載。

4.2 添加小鍵盤輸入引擎

添加小鍵盤輸入引擎方法步驟如下：

①仿照src／ial／2410.h編寫mykbd.h文件，與myk—bd.c文件一同保存到src／ial下；

②在src／ial／ial.c文件中添加新引擎的人口（位置及格式參考該文件中其他引擎）；

③在conflgure.in、acconfig.h及src／ial／Make-fne.am文件中的其他引擎信息之后加人新引擎信息；

④執(zhí)行aclocal及autoheader，分別生成aclocal_m4及config.h.in文件；

⑤執(zhí)行|dLltoconI’，生成。onfigurt：，修改該con矗lgure文件，在開頭處添加交叉編譯器路徑（否則會(huì)使用gcc進(jìn)行編譯）；

⑥執(zhí)行aLit0131~lke—add_misslng命令，生成MaItefile.in等文件；

⑦執(zhí)行。/configure--enable-jpgsupport=no--enaable=pngsupport=no--enable-gifsupport=no--disable-lite--prefix=

/minigui-free/install--enable-mykbdial=yes（指定安裝路徑在／tnlr電心free／lnstall目錄下，若configure.in中設(shè)置該輸入引擎默認(rèn)為安裝，則不用加最后一項(xiàng)配置參數(shù)）；

⑧執(zhí)行make，及rrlake，instaII命令進(jìn)行編譯和安裝；

⑨把安裝路徑下的Iib／libminigui一1.3.so.3.0.O庫文件復(fù)制到目標(biāo)板根文件系統(tǒng)lIb目錄下（前提是已拷貝了MiniGLfI運(yùn)行庫和資源環(huán)境到根文件系統(tǒng)中）；

⑩修改配置文件（目標(biāo)板根文件系統(tǒng)／et~：／MinigLti. cfg），令iaLenglne—mylebd，使用這個(gè)新的輸入引擎。

4.3 根文件系統(tǒng)的移植

將交叉編譯后的MiniGtII應(yīng)用程序復(fù)制到根文件系統(tǒng)中，制作并下載根文件系統(tǒng)映像文件到目標(biāo)板中，目標(biāo)板系統(tǒng)啟動(dòng)后加載小鍵盤驅(qū)動(dòng)并運(yùn)行該應(yīng)用程序即可。

結(jié)語

MiniGUI 豐富的功能和可配置特性，使得它既可運(yùn)行于 CPU 主頻只有 60MHz 的低端產(chǎn)品中，亦可運(yùn)行于高端嵌入式設(shè)備中，并使用 MiniGUI 的高級(jí)控件風(fēng)格及皮膚界面等技術(shù)，創(chuàng)建華麗的用戶界面。 MiniGUI 的跨操作系統(tǒng)特性，使得 MiniGUI 可運(yùn)行在最簡單的嵌入式操作系統(tǒng)之上，如 uC/OS-II，也可以運(yùn)行在具有現(xiàn)代操作系統(tǒng)特性的嵌入式操作系統(tǒng)之上，如 Linux，而且 MiniGUI 為嵌入式 Linux 系統(tǒng)提供了完整的多窗口圖形環(huán)境。這些特性，使得 MiniGUI 具有非常強(qiáng)的可伸縮性?？缮炜s性是 MiniGUI 從設(shè)計(jì)之初就考慮且不斷完善而來的。這個(gè)特性使得 MiniGUI 可應(yīng)用于簡單的行業(yè)終端，也可應(yīng)用于復(fù)雜的消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

開發(fā)MiniGIJI對(duì)特定輸入設(shè)備的支持，主要完成的是輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)及輸入引擎的編寫、新輸入引擎的添加。調(diào)試過程中，應(yīng)根據(jù)串口終端的錯(cuò)誤提示和程序運(yùn)行時(shí)的現(xiàn)象判斷是驅(qū)動(dòng)程序或輸入引擎編寫有誤，還是設(shè)有正確添加輸入引擎造成了錯(cuò)誤，再進(jìn)行相應(yīng)的修改。建議先用非Mini（：u1程序調(diào)試驅(qū)動(dòng)程序，確保其能正確實(shí)現(xiàn)所提供的功能后，再運(yùn)行MiniGIJI應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試。如果出現(xiàn)的錯(cuò)誤為無法找到匹配的輸入設(shè)備，則多是未能正確掭加輸入引擎造成；若錯(cuò)誤為初始化輸入引擎失敗，則是驅(qū)動(dòng)未成功加載或輸入引擎初始化函數(shù)中打開的設(shè)備名與驅(qū)動(dòng)注冊(cè)的設(shè)備名不符合造成的。