6 人机交互接口设计

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1、6人机交互接口设计1586.1键盘输入接口1586.1.1键盘工作原理1586.1.2常用键盘接口1596.1.3键盘驱动程序实例1616.2LCD显示接口1626.2.1LCD简介1636.2.2在嵌入式Linux中驱动LCD1646.2.3LCD接口电路1671.S3C4510BLCD显示接口电路1672.S3C44B0X与LCD显示模块的接口1686.2.4uClinux下开发LCD应用程序1696.3触摸屏交互接口1716.3.1触摸屏的基本原理1716.3.2触摸屏的输入系统1736.3.3S3C44B0X触摸屏

2、应用程序举例1731776人机交互接口设计人机交互接口，是计算机和人机交互设备之间的交接界面，通过接口可以实现计算机与外设之间的信息交换。人机交互设备是计算机系统中最基本的设备之一，是人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路。接口中要分别传送数据信息、命令信息和状态信息。数据信息、命令信息和状态信息都通过数据总线来传送。大多数计算机都把外设的状态信息视为输入数据，而把命令信息看成输出数据，并在接口中分设各自相应的寄存

3、器，赋以不同的端口地址，各种信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。在嵌入式系统中，目前常见的人机接口设备有键盘、LCD、触摸屏等。6.1键盘输入接口在ARM嵌入式系统应用中，键盘是人机交互对话最通用的方法之一。操作者通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。键盘模块设计的好坏，直接关系到系统的可靠性和稳定性。在ARM应用系统中，键盘扫描只是ARM的工作内容之一，ARM在忙于各项工作任务的同时，如何兼顾键盘的输入，则取决于键盘的工作方式。键盘工作方式的选取原则是既要保证能及时响应按键操作，又要不过多占用ARM的

4、工作时间。6.1.1键盘工作原理通常的标准键盘是由许多按键开关组成的。按键开关电路是指通过外力使电路瞬时接通的开关，在许多场合都有应用。比如大多数处理器的RESET电路都用到了按键开关，它通过按键产生一个瞬时的低电压，CPU感知这个低电压后重启。在有些系统中也用按键开关切换工作模式，它通过按键开关生成一个低压脉冲，产生一次中断，在中断处理程序中改变工作模式，并且通过置外部标志的方式告知用户当前的工作模式，通过切换开关，就可以实现在不同工作模式之间进行切换。按键开关的电路如图6.1所示。图6.1按键开关电路示意图当按键断开时

5、，输出高电压，为逻辑1；当按键按下时，电平输出点与地相连，输出低电平，为逻辑0。如图6.1所示的按键开关电路是最简单的，遗憾的是，它并不完善，因为它按下或者被释放时，并不能明确地产生一个逻辑0或者逻辑1。由于按键是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会产生抖动。这种抖动对于用户来说是感觉不到的，但对计算机来说，则是完全可以感应的。计算机处理的速度是在微秒级，而机械抖动的时间至少是毫秒级，这对计算机而言，已是一个“漫长”的时间了。假如利用按键开关产生中断可能就会产生一个问题，就是说按键有时灵，有时不灵，其实就是这个原因。有可能

6、只按了一次按键，可是计算机却已执行了多次中断的操作。为使CPU能正确地读出按键的状态，对每一次按键177只作一次响应，就必须考虑如何去除抖动。常用的去除抖动方法有软件方式和硬件方式两种。对于简单的按键电路，可以采用软件方法去除抖动。软件方法其实很简单，就是在程序获得外接端口为低的信息后，不是立即认定按键已被按下，而是延时10毫秒或者更长一段时间后再次检测外部端口，如果仍为低，说明按键的确按下了，这实际上是避开了按键按下时的抖动时间。同理，在检测到按键释放后再延时5～10毫秒，消除后沿的抖动，然后再对键值处理。实践证明，不对

7、按键释放的后沿进行处理，通常也能满足一定的要求。但有时用软件方式并不能很好地解决按键抖动问题，例如按键开关连接的是中断请求线，程序是不能读取中断请求线的状态的，这时就需要使用硬件方法。硬件方法其实就是一个去除抖动电路，用于去除按下和释放按键时的波形抖动，这个电路也是比较简单的，读者可以查找相关去抖电路。对于比较复杂的矩阵键盘而言，通常使用专用芯片去除抖动，例如键盘接口芯片8279、MAX6816、MAX6817、MAX6818等。6.1.2常用键盘接口常用按键接口可分为独立式按键接口、行列式按键接口和专用芯片式按键接口等。

8、具体采用哪种方式，可根据所设计系统的实际情况而定。下面分别介绍这几种接口方式的优缺点及适用场合。1．独立式按键接口独立式按键接口设计优点是电路配置灵活，软件实现简单。但缺点也很明显，每个按键需要占用一根口线，若按键数量较多，资源浪费将比较严重，电路结构也变得复杂。因此本方法主要用于按键较少或对操作速度要