新兴微型光学手指导航模组的嵌入式系统开发

　　具有EOS的软件系统，OFN驱动程序需要遵循相应EOS公用驱动程序的编写、调试、加/卸载要求，如Windows CE/Mobile的单/双层、本地/流接口驱动、动态库形式，ARMLinux的字符设备驱动、动态加/卸载、VxWorks的I/O设备驱动等。OFN驱动程序传播的是系统公用的人机交互输入信息，必须为公用驱动程序。EOS驱动程序可以划分为专用驱动程序或公用驱动程序两大类，公用驱动程序软件要求很高，需要根据具体EOS的特点和要求，认真编写、调试和测试。

　　3 微型光学手指导航模组应用实践

　　在各类嵌入式应用系统中开发使用OFN模组，软硬件体系设计的核心是OFN驱动程序的实现，其关键在于OFN数据信息的实时采集和具体EOS下公用信息的形成。下面针对一些最常见的OFN应用开发设计实践，加以阐述。其中涉及的I2C、SPI、UART、LCD（Liquid Crystal Display）、定时器（Timer）、GPIO（General Port Input/Output）等的软件驱动操作，限于篇幅，这里不再着重说明。

　　3.1 工业测控/仪表仪器应用

　　工农业过程控制、仪表仪器设备、器件性能检测等软件体系或微型ERTOS下的OFN应用，可以采用外部事件中断或定时器查询的方式，在其中断服务程序中直接操作I2C或SPI总线，高效地从OFN中获得手指触控信息，并进行屏幕指示、操作控制或数据的存储、转发等活动。

　　下面的例程代码（见网络版）展示了ARM926T内核的S3C2440微处理器平台上测试OFN模组A2815性能的情形。中断服务程序中进行I2C或SPI总线操作，获得手指触控信息，在LCD屏上以“鼠标”形式随动显示，并通过UART接口上传数据给PC机。

　　3.2 Nucleus MTK手机应用

　　联发科技MediaTek推出的各种款式功能手机，以高度的性价比具有极高的市场份额，其内核是ARM7EJS或ARM9EJS微处理器，在MentorATI的优先级抢占调度和时间片轮转的多任务ERTOS--Nucleus基础上，形成了完整的人机接口MMI（Man Machine Interface）应用程序体制，俗称“MTK”。Nucleus MTK多数情况下采用可管理的逐级中断机制：低级中断LISR（Lower ISR）→高级中断HISR（High ISR）→中断任务处理ISR（Interrupt Serve Routine）。ISR可以与其他任务进行通信或同步的交互。

　　Nucleus MTK系统不支持鼠标，但支持键盘和触摸屏操作，而触摸屏操作最终归结在键盘操作上。因此在Nucleus MTK下应用OFN模组，需要把OFN的“触控”信息转换为“方向动作”信息，进而广播为可以公用的“方向按键”信息，从而为多数现有的和未来的应用程序所共享。不容忽视的是必须实现高度频繁的OFN信息与缓慢的方向按键之间的合理匹配，可以通过均值滤波和逻辑分析进行取舍算法达到这一目的。

　　需要注意的是，Nucleus MTK软件体系层次和等级较为严格，高低层之间除了通信、同步和信息传递，一般不允许函数互相调用；同时，为保证中断响应的及时性，不应在中断服务程序中作过多的停留，因此传统的设备驱动及其分析处理需要放在不同的层次上，按轻重缓急，分别加以实现。

　　按照上述Nucleus MTK的设备驱动规范和OFN信息的运用机理，设计OFN模组的Nucleus MTK软件应用如下：定义OFN特定消息结构，分配中断形式和总线接口；实时获取OFN移动信息，取舍处理后，打包成OFN消息包，上传MMI应用处理层；MMI应用处理层拆包分析，变换成方向按键的“按下”和“释放”消息，进而广播给整个系统。相关的关键程序开发如下：

　　① 基本设置。增加全局操作常量MSG_ID_MMI_OFN_MOVE_REQ，定义OFN消息结构体ofn_hdr_ind_struct{LOCAL_PARA_HDR, kal_uint8 Direction}，并在系统自定义设备驱动的初始化文件中加入对OFN初始化函数的调用。

　　② 底层驱动程序设计。限于篇幅，这里仅列出I2C接口的定时器中断查询实现。

　　③ 公用信息形成。在上层主要程序文件MMITask.c中添加代码。

　　3.3 Windows CE/Mobile应用

　　Windows CE/Mobile是一款在嵌入式系统，特别是智能手机中，广泛应用的EOS。Windows CE/Mobile按照“物理中断IRQ（Interrupt ReQuest）→逻辑中断SYSINTR（System Interrupt）→中断服务线程IST（Interrupt Serve Thread）”的层层映射方式进行中断处理，其设备驱动程序以用户态下的DLL（Dynamic Link Library）文件形式存在，区分为本地与流接口驱动、独立与双层驱动，可以在系统启动时自动加载或动态加载。启动时加载的驱动程序，需要特别进行注册表的配置添加。

　　OFN模组及其应用特点决定了在Windows CE/Mobile下，其驱动程序宜设计为独立的本地驱动形式，并在系统启动时能够自动加载。Windows CE/Mobile支持鼠标操作，有鼠标消息结构体的系统定义，可以用来简化OFN的驱动程序。OFN模组的Windows CE/Mobile软件应用可以完全在驱动程序中实现，中断服务程序的编写和系统注册表的配置添加是OFN模组Windows CE/Mobile驱动程序设计的关键。以I2C总线接口、外部中断事件触发方式说明OFN模组Windows CE/Mobile驱动程序的具体实现，核心微处理器为ARM926T内核的S3C2440。

　　3.4 ARMLinux/Android应用

　　ARMLinux/Android是一个源码开放、音/视频性能优良、网络功能强大、易于扩展开发的EOS及其应用体系，一经推出就在便携式移动通信、微型笔记本电脑等诸多领域得到了广泛运用。其底层多是基于CortexA8/A9、ARM1176、ARM9EJS等内核的微处理器。Linux下设备驱动规范是将设备视作文件操作，称为“设备文件”，应用十分方便。其设备驱动程序分为字符型、块型和网络型三类，嵌入式系统的大多数外设或接口都可以作为字符型设备进行驱动。根据应用的特点，Linux将所有输入设备归为可以数据缓冲的链表结构的字符型输入子类（Input），包括鼠标、键盘、触摸屏等，其中鼠标类驱动（mousedev）架构体系十分完备。ARMLinux/Android体系的这些特征，使得OFN模组的驱动应用开发简便了很多：可以按照鼠标类驱动的实例化方式，快速实现OFN的驱动程序设计。Linux驱动可以动态加载，也可以在启动时加载；OFN设备使用频繁，宜选择启动时加载。这里以常见的TI推出的CortexA8内核的OMAP3530微处理器平台为例，关键的程序代码略--编者注。

　　4 结语

　　光学手指导航模组，性能高度集成，成本低，形体小，在嵌入式应用系统中备受青睐。只要按照各种嵌入式应用体系的具体特点，遵循各类嵌入式体系及其操作系统下驱动软件的开发规律，并因地制宜，具体情况具体分析，就可以无缝地将其融入到各个已有的嵌入式应用软硬件体系中，并拓展到新的嵌入式应用产品中。不断丰富完善的微型光学手指导航模组，应用前景极好，推动着人机输入界面的深远变革和长足发展。