微型光學(xué)手指導(dǎo)航模組應(yīng)用實踐 - 基于嵌入式的微型光學(xué)手指導(dǎo)航模組設(shè)計

　　在各類嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中開發(fā)使用OFN模組，軟硬件體系設(shè)計的核心是OFN驅(qū)動程序的實現(xiàn)，其關(guān)鍵在于OFN數(shù)據(jù)信息的實時采集和具體EOS下公用信息的形成。下面針對一些最常見的OFN應(yīng)用開發(fā)設(shè)計實踐，加以闡述。其中涉及的I2C、SPI、UART、LCD（Liquid Crystal Display）、定時器（Timer）、GPIO（General Port Input/Output）等的軟件驅(qū)動操作，限于篇幅，這里不再著重說明。

　　3.1? 工業(yè)測控/儀表儀器應(yīng)用

　　工農(nóng)業(yè)過程控制、儀表儀器設(shè)備、器件性能檢測等軟件體系或微型ERTOS下的OFN應(yīng)用，可以采用外部事件中斷或定時器查詢的方式，在其中斷服務(wù)程序中直接操作I2C或SPI總線，高效地從OFN中獲得手指觸控信息，并進行屏幕指示、操作控制或數(shù)據(jù)的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)等活動。

　　下面的例程代碼（見網(wǎng)絡(luò)版）展示了ARM926T內(nèi)核的S3C2440微處理器平臺上測試OFN模組A2815性能的情形。中斷服務(wù)程序中進行I2C或SPI總線操作，獲得手指觸控信息，在LCD屏上以“鼠標”形式隨動顯示，并通過UART接口上傳數(shù)據(jù)給PC機。

　　3.2? Nucleus MTK手機應(yīng)用

　　聯(lián)發(fā)科技MediaTek推出的各種款式功能手機，以高度的性價比具有極高的市場份額，其內(nèi)核是ARM7EJS或ARM9EJS微處理器，在MentorATI的優(yōu)先級搶占調(diào)度和時間片輪轉(zhuǎn)的多任務(wù)ERTOS--Nucleus基礎(chǔ)上，形成了完整的人機接口MMI（Man Machine Interface）應(yīng)用程序體制，俗稱“MTK”。Nucleus MTK多數(shù)情況下采用可管理的逐級中斷機制：低級中斷LISR（Lower ISR）→高級中斷HISR（High ISR）→中斷任務(wù)處理ISR（Interrupt Serve Routine）。ISR可以與其他任務(wù)進行通信或同步的交互。

　　Nucleus MTK系統(tǒng)不支持鼠標，但支持鍵盤和觸摸屏操作，而觸摸屏操作最終歸結(jié)在鍵盤操作上。因此在Nucleus MTK下應(yīng)用OFN模組，需要把OFN的“觸控”信息轉(zhuǎn)換為“方向動作”信息，進而廣播為可以公用的“方向按鍵”信息，從而為多數(shù)現(xiàn)有的和未來的應(yīng)用程序所共享。不容忽視的是必須實現(xiàn)高度頻繁的OFN信息與緩慢的方向按鍵之間的合理匹配，可以通過均值濾波和邏輯分析進行取舍算法達到這一目的。

　　需要注意的是，Nucleus MTK軟件體系層次和等級較為嚴格，高低層之間除了通信、同步和信息傳遞，一般不允許函數(shù)互相調(diào)用；同時，為保證中斷響應(yīng)的及時性，不應(yīng)在中斷服務(wù)程序中作過多的停留，因此傳統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動及其分析處理需要放在不同的層次上，按輕重緩急，分別加以實現(xiàn)。

　　按照上述Nucleus MTK的設(shè)備驅(qū)動規(guī)范和OFN信息的運用機理，設(shè)計OFN模組的Nucleus MTK軟件應(yīng)用如下：定義OFN特定消息結(jié)構(gòu)，分配中斷形式和總線接口；實時獲取OFN移動信息，取舍處理后，打包成OFN消息包，上傳MMI應(yīng)用處理層；MMI應(yīng)用處理層拆包分析，變換成方向按鍵的“按下”和“釋放”消息，進而廣播給整個系統(tǒng)。相關(guān)的關(guān)鍵程序開發(fā)如下：

　?、?基本設(shè)置。增加全局操作常量MSG_ID_MMI_OFN_MOVE_REQ，定義OFN消息結(jié)構(gòu)體ofn_hdr_ind_struct{LOCAL_PARA_HDR, kal_uint8 Direction}，并在系統(tǒng)自定義設(shè)備驅(qū)動的初始化文件中加入對OFN初始化函數(shù)的調(diào)用。

　?、?底層驅(qū)動程序設(shè)計。限于篇幅，這里僅列出I2C接口的定時器中斷查詢實現(xiàn)。

　?、?公用信息形成。在上層主要程序文件MMITask.c中添加代碼。

　　3.3? Windows CE/Mobile應(yīng)用

　　Windows CE/Mobile是一款在嵌入式系統(tǒng)，特別是智能手機中，廣泛應(yīng)用的EOS。Windows CE/Mobile按照“物理中斷IRQ（Interrupt ReQuest）→邏輯中斷SYSINTR（System Interrupt）→中斷服務(wù)線程IST（Interrupt Serve Thread）”的層層映射方式進行中斷處理，其設(shè)備驅(qū)動程序以用戶態(tài)下的DLL（Dynamic Link Library）文件形式存在，區(qū)分為本地與流接口驅(qū)動、獨立與雙層驅(qū)動，可以在系統(tǒng)啟動時自動加載或動態(tài)加載。啟動時加載的驅(qū)動程序，需要特別進行注冊表的配置添加。

　　OFN模組及其應(yīng)用特點決定了在Windows CE/Mobile下，其驅(qū)動程序宜設(shè)計為獨立的本地驅(qū)動形式，并在系統(tǒng)啟動時能夠自動加載。Windows CE/Mobile支持鼠標操作，有鼠標消息結(jié)構(gòu)體的系統(tǒng)定義，可以用來簡化OFN的驅(qū)動程序。OFN模組的Windows CE/Mobile軟件應(yīng)用可以完全在驅(qū)動程序中實現(xiàn)，中斷服務(wù)程序的編寫和系統(tǒng)注冊表的配置添加是OFN模組Windows CE/Mobile驅(qū)動程序設(shè)計的關(guān)鍵。以I2C總線接口、外部中斷事件觸發(fā)方式說明OFN模組Windows CE/Mobile驅(qū)動程序的具體實現(xiàn)，核心微處理器為ARM926T內(nèi)核的S3C2440。

　　3.4? ARMLinux/Android應(yīng)用

　　ARMLinux/Android是一個源碼開放、音/視頻性能優(yōu)良、網(wǎng)絡(luò)功能強大、易于擴展開發(fā)的EOS及其應(yīng)用體系，一經(jīng)推出就在便攜式移動通信、微型筆記本電腦等諸多領(lǐng)域得到了廣泛運用。其底層多是基于CortexA8/A9、ARM1176、ARM9EJS等內(nèi)核的微處理器。Linux下設(shè)備驅(qū)動規(guī)范是將設(shè)備視作文件操作，稱為“設(shè)備文件”，應(yīng)用十分方便。其設(shè)備驅(qū)動程序分為字符型、塊型和網(wǎng)絡(luò)型三類，嵌入式系統(tǒng)的大多數(shù)外設(shè)或接口都可以作為字符型設(shè)備進行驅(qū)動。根據(jù)應(yīng)用的特點，Linux將所有輸入設(shè)備歸為可以數(shù)據(jù)緩沖的鏈表結(jié)構(gòu)的字符型輸入子類（Input），包括鼠標、鍵盤、觸摸屏等，其中鼠標類驅(qū)動（mousedev）架構(gòu)體系十分完備。ARMLinux/Android體系的這些特征，使得OFN模組的驅(qū)動應(yīng)用開發(fā)簡便了很多：可以按照鼠標類驅(qū)動的實例化方式，快速實現(xiàn)OFN的驅(qū)動程序設(shè)計。Linux驅(qū)動可以動態(tài)加載，也可以在啟動時加載；OFN設(shè)備使用頻繁，宜選擇啟動時加載。這里以常見的TI推出的CortexA8內(nèi)核的OMAP3530微處理器平臺為例，關(guān)鍵的程序代碼略--編者注。

　　4 結(jié)語

　　光學(xué)手指導(dǎo)航模組，性能高度集成，成本低，形體小，在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中備受青睞。只要按照各種嵌入式應(yīng)用體系的具體特點，遵循各類嵌入式體系及其操作系統(tǒng)下驅(qū)動軟件的開發(fā)規(guī)律，并因地制宜，具體情況具體分析，就可以無縫地將其融入到各個已有的嵌入式應(yīng)用軟硬件體系中，并拓展到新的嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品中。