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秦國棟
(廣西大學 電氣學院，南甯 530004)
0 引言
一般的按鍵驅動程式通常非常簡單。在程式 中一旦檢測到按鍵輸入口為低電平時，就采用軟體延時10 ms後再次檢測按鍵輸入口。如果仍然是低電平則表示有按鍵按下，便轉入執行按鍵處理程式；否則，當按鍵輸入口為高電平，就會放棄本次按鍵的檢測，重新開始 一次按鍵檢測過程。這種方式不僅由于采用了軟體延時而使得MCU的效率降低，同時也不容易同系統中其他功能子產品協調工作，且系統的實時性也差。本文把單個 按鍵作為一個簡單的系統，根據狀态機的原理對其動作的操作和确認的過程進行分析，并用狀态圖表示出來，然後根據狀态圖編寫出按鍵接口程式。
1 基于狀态機的簡單按鍵驅動設計
在一個嵌入式系統中，按鍵的操作是随機的。為了提高CPU的工作效率，在設計按鍵驅動的時候，利用 S3C2440的外部中斷來實作對按鍵的處理。很明顯，系統的輸入信号與按鍵連接配接的I／O口電平，“1”表示按鍵處于開放狀态，“0”表示按鍵處于閉合狀 态。而系統的輸出信号則表示檢測和确認到一次按鍵的閉合操作，用“1”表示。
圖1給出了一個簡單按鍵狀态機的狀态轉換圖。
在圖中，将1次按鍵完整的操作分解為3個狀态。其中，狀态0為按鍵的初始狀态，當按 鍵輸入為“1”時，表示按鍵處于開放，輸出“0”(I／0)，下一狀态仍為狀态0；當按鍵輸入為“0”時，表示按鍵閉合，但輸出還是“0”(沒有經過消 抖，不能确認按鍵真正按下)，下一狀态進入狀态1。
狀态1為按鍵閉合确認狀态，它表示在10 ms前按鍵為閉合的，是以當再次檢測到按鍵輸入為“0”時，可以确認按鍵被按下了(經過10 ms的消抖)；輸出“1”則表示确認按鍵閉合(0／1)，下一狀态進入狀态2。而當再次檢測到按鍵的輸入為“1”時，表示按鍵可能處在抖動幹擾；輸出為 “0”(I／0)，下一狀态傳回到狀态0。這樣，利用狀态1，實作了按鍵的消抖處理。狀态2為等待按鍵釋放狀态，因為隻有等按鍵釋放後，一次完整的按鍵操 作過程才算完成。
對圖1的分析可知，在一次按鍵操作的整個過程中，按鍵的狀态是從狀态0→狀态1→狀态2，最後傳回到狀态0的，并且在整 個過程中，按鍵的輸出信号僅在狀态1時給出了唯一的一次确認按鍵閉合的信号“1”，其他狀态均輸出“0”。是以，圖1狀态機所表示的按鍵系統，不僅克服了 按鍵抖動的問題，同時也確定在一次按鍵的整個過程中，系統隻輸出一次按鍵閉合信号(“1”)。
2 具有連發功能的按鍵驅動設計
上 面介紹的是最簡單的情況，不管按鍵被按下的時間保持多長，在這個按鍵的整個過程中都隻給出了一次确認的輸出。但是有些場合為了友善使用者，根據使用者按按 鍵的時間多少來确定是否按鍵“連發”。例如，在設定時鐘時，按按鍵的時間較短時，設定加1；按按鍵時間較長時，設定加10，這時就需要根據按按鍵的時間長 短來确定具體輸出。圖2是将按鍵驅動設計為具有連發功能狀态機的狀态轉換圖。
當按鍵按下後1 s内釋放了，系統輸出為1；當按鍵按下後1 s沒有釋放，那麼以後每隔0.5 s，輸出為2，直到按鍵釋放為止。如果系統輸出1，應用程式将變量加1；如果系統輸出2，應用程式将變量加10。這樣按鍵驅動就有了處理連發按鍵的功能 了。
3 程式設計
由于篇幅所限，下面隻給出按鍵驅動的關鍵程式，按鍵中斷處理程式和時間處理函數：
這裡的定時函數使用了Linux的核心定時器。使用核心定時器可以友善地實作每個狀 态的特定定時時間，并且安全釋放CPU，提高CPU的效率。程式的基本思路是，首先按鍵被按下進入按鍵中斷服務程式 buttons_interrupt()，在中斷服務程式裡确定按鍵狀态是否為初始态。如果是，則進行kbd_timer初始化且使按鍵狀态轉為消抖狀 态。當kbd_timer定時到以後，按鍵檢測按鍵狀态是否仍處于按下時轉換狀态為按鍵确定狀态，如果不是則恢複初始态。當定時器1 s到達後，判斷按鍵是否仍是按下。如是則轉換為連發狀态，否則恢複初始态。當0.5 s到達後，重新判斷按鍵是否仍是按下。如是，則繼續為連發狀态，輸出值加10；如果按鍵擡起，則恢複初始态。
4 實驗結果
該 驅動程式經過gcc-arm-liunx-3.4.4編譯，并在Micro2440SDK開發闆上運作(開發闆上的系統版本為linux2.6.13)， 運作結果如圖3所示。
從運作結果可以看出，如果按下按鍵并在1 s擡起，輸出值每次隻加1；如果按下按鍵超過1 s，系統的輸出值每隔0.5s将加10。說明本驅動運作正常，且具有了連發功能。
結 語
本 文主要分析了按鍵有限狀态機的工作過程，并利用Liunx核心定時器實作了狀态機的狀态轉換時間間隔，最後給出了基于有限狀态機的具有連發功能Linux 驅動編寫代碼，實作了具有連發功能的按鍵驅動，為基于有限狀态機的按鍵驅動提供了一種解決思路。