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引言

隨著現代科技日新月異的發展，作為新興產業的嵌入式移動信息設備的應用越來越廣。這些嵌入式設備中的PDA以其體積小、重量輕、便于攜帶、功能強大、功耗低等特點而備受青睞。鍵盤作為一種最為普通的輸入工具在PDA上顯得尤為重要。PDA因其體積小、功能專一等特點決定了它的鍵盤不大可能采用普通PC機上的標準鍵盤，因而大多數PDA采用鍵數相對較少的矩陣鍵盤。矩陣鍵盤設計也是多種多樣，有外接鍵盤管理芯片設計的，如采用CH452、UR5HCSPI等芯片；有外接普通單片機設計的，如采用8051、2051等單片機；也有不采用任何外圍芯片直接與CPU的I/O口相連設計的。本文介紹一種在Windows CE.Net操作系統下，直接與CPU的I/O口相連的矩陣鍵盤的硬件設計方案，以及相應的流接口驅動程序設計方案。

1 Windows CE.Net介紹

Windows CE是Microsoft公司專門為信息設備、移動應用、消費類電子產品、嵌入式應用等非PC領域而全新設計的戰略性嵌入式操作系統。Windows CE的設計目標是：模塊化以及可伸縮性、實時性能好、通信能力強、支持多種CPU[1]。

Windows CE.Net是Windows CE 3.0的后續產品，它不僅是一個功能強大的實時嵌入式操作系統，而且提供了眾多強大工具，允許用戶利用它快速開發出下一代的智能化小體積連接設備。借助于完善的操作系統功能和開發工具，Windows CE.Net提供了構建、調試和部署基于Windows CE.Net的定制設備所需的一切特性。

Windows CE.Net的最大好處是具有可定制性。當它自帶的驅動程序不能滿足用戶的要求時，需要用戶自己編寫相應的驅動程序。Windows CE.Net的開發工具Platform Builder就可以完成相應的驅動程序開發。

2 矩陣鍵盤硬件設計

嵌入式設備上的鍵盤作為一種輸入工具，有著極其重要的作用；然而受設備本身體積影響，鍵盤設計大多數采用20個左右的鍵值（0—9數字鍵、上下左右方向鍵、確定取消鍵以及輸入法切換鍵ALT、TAB，具體視應用而定）。這里采用4×5的矩陣鍵盤設計，即4行5列。把這些矩陣鍵盤的行和列直接與CPU的I/O口相連，可以充分利用CPU的I/O口資源，降低硬件和驅動設計難度，提高整個系統的穩定性，并在一定程度上降低設備的生產成本。采用矩陣式鍵盤設計還可以最大限度地節省CPU的I/O口資源。這里用到了CPU的9個I/O口，其中4個I/O口作為中斷I/O口。為了使I/O口的初始輸入狀態為高電平，需要在與鍵盤相連的每個I/O口上接起初始化電平作用的上拉電阻（100 kΩ）。上拉電阻的阻值根據I/O口端口的電流值來確定。如果相鄰I/O口的布線過近，相鄰I/O口的電平跳變可能會相互影響，導致掃描按鍵不準確，這時就需要在每個I/O口上接一個濾波電容到地，減少串擾。支持Windows CE.Net操作系統的CPU有很多種，比較常見的有三星公司的S3C2440、2410 ARM芯片和Intel公司的PXA255、270 ARM芯片，這里的CPU芯片采用的是PXA255。不同CPU之間，矩陣鍵盤硬件設計相同。矩陣鍵盤硬件設計電路原理如圖1所示。

　　 圖1 矩陣鍵盤（4×5）電路原理

3 矩陣鍵盤驅動設計

3.1 矩陣鍵盤驅動開發策略

Windows CE.Net中的驅動可分為兩種模式：本機驅動模式和流驅動模式[2]。前者比較適合集成在本機上的設備，后者則通常用在用戶添加的外圍設備上。本文討論的矩陣鍵盤作為一種外圍設備適合采用流驅動模式。

3.2 矩陣鍵盤驅動加載過程

Windows CE.Net系統運行時會默認啟動DEVICE.EXE進程。DEVICE.EXE就是負責加載所有流驅動的，進程對流驅動的加載通過注冊表列舉器（RegEnum.dll）來實現。鍵盤的資源信息由OEM適配層（OAL）記錄在注冊表中，RegEnum.dll是通過掃描注冊表項HKEYLOCALMACHINE/Drivers/BuiltIn/PWRBUTTON下的鍵值對矩陣鍵盤進行初始化的。注冊表中關于矩陣鍵盤驅動的注冊信息如下：

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