CN111552589A - 面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法及管理架构 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空电子系统中的显控系统领域，涉及面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法及管理架构。包括：轮询按键按下事件是否发生；当首次轮询到目标按键按下事件发生时，将目标按键的状态从弹起切换为按下，获取定时器计的当前值作为目标按键按下事件发生的按下值；继续轮询目标按键按下事件是否发生，获取轮询目标按键按下事件是否发生时定时器计的值；比较按下值之后每次轮询时定时器计的值直到目标按键事件未发生；根据定时器计的值、按下值、按键有效时长对应的第一值和按键卡死时长对应的第二值的比较结果，进行目标按键状态切换。提高显控系统控制器对面板按键卡死检测的能力。

Description

面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法及管理架构

技术领域

本发明属于航空电子系统中的显控系统领域，涉及面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法及管理架构。

背景技术

显控系统控制器作为一种航空座舱内最基本的系统控制、人机交互设备，承担着信号采集、系统控制、人机交互等功能，是显控系统控制的第一道关口，经常被列为安全等级较高的航电设备。

显控系统控制器通过按键控制显控系统是主要的控制方式，按键信息的采集和处理结果会直接影响到显控系统。传统的按键分为独立按键和矩阵键盘：独立按键是每个按键对应一个I/O口；矩阵键盘是通过一些I/O口作为行、一些I/O口作为列，并在行和列的每个交叉点上放置一个按键以此来构成矩阵键盘。如果行和列均为8,则按键个数为64个。这些按键均具有按下和弹起两种硬件状态，显控系统控制器软件需要识别按键的硬件状态并上报显控系统按下有效键码和按键卡死键码。传统的键盘管理软件设计中对矩阵键盘采用“译码”方式，这种方式灵活性差、可扩展性弱且软件不能支持多个按键同时卡死后识别其他按键正常工作的状况。对于安全等级较高的显控系统控制器，这种设计不能满足安全性能要求。

发明内容

发明目的：提出面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法及管理架构，以解决灵活性差、可扩展性弱且软件不能支持多个按键同时卡死后识别其他按键正常工作的状况发生。

技术方案：

本发明提供一种面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法，包括：

轮询按键按下事件是否发生；

当首次轮询到目标按键按下事件发生时，记录目标按键的状态和定时器的当前时刻；

继续轮询目标按键按下事件是否发生，当目标状态一直为按下，定时器的时刻与按键按下的定时器时刻不满足按键卡死有效时长，将按键逻辑状态标记为卡死状态；

其中，每一个按键都是按键结构体的一个独立的成员变量，成员变量中包括按键的硬件信息、按键按下时刻和逻辑状态；所有按键仅使用一个定时器的资源。

所述方法还包括：

当轮询到目标按键弹起事件发生时，将目标按键的状态切换为弹起。

按键按下时刻为按下按键时定时器计的值；所述继续轮询目标按键按下事件是否发生，当目标状态一直为按下，定时器的时刻与按键按下的定时器时刻不满足按键卡死有效时长，将按键逻辑状态标记为卡死状态包括：

判断按下值是否处于定时器的最大值与按键有效时长对应的第一值之差到最大值之间的范围；按下值为轮询到目标按键按下事件发生时，定时器记录的值；

若是，当最大值和按下值之差与定时器计的值之和大于或等于第一值，且小于按键卡死时长对应的第二值时，确定目标按键按下有效，目标按键的状态从按下切换为有效按下；当最大值和按下值之差与定时器计的值之和大于或等于第二值时，确定目标按键卡死，目标按键的状态从按有效按下换为卡死；

若否，当定时器计的值和按下值之差大于或等于第一值，且小于第二值时，确定目标按键按下有效，目标按键的状态从按下切换为有效按下；当定时器计的值和按下值之差大于或等于第二值时，确定目标按键卡死，目标按键的状态从按有效按下换为卡死。

所述方法还包括：

当目标按键按下有效时，将目标按键的键码写入FIFO缓冲区，以便于消息发送周期到时，从FIFO缓冲区中读出一个按键键码并组包发送至显控系统。

本发明提供一种面向全键盘的管理架构，包括：硬件驱动层和状态管理层；

其中，硬件驱动层负责读取每一个按键按下和弹起的硬件状态；状态管理层负责根据按下和弹起两种硬件状态判断按键是按下有效还是按键卡死状态并上报至显控系统。

对于I/O类型按键，硬件驱动层用于检测硬件接口访问地址的一BIT位是否为低，若是，则驱动函数返回按键为按下状态；其中，按键低有效；

对于矩阵类型按键，硬件驱动层用于将按键对应行扫描的置一位置低，读取按键对应列扫描的状态，若输入的物理状态为低电平，则判断按键按下。

状态管理层根据按键硬件接口特征对按键进行分类，不同的按键硬件接口定义成不同的按键类型。

I/O类型按键的硬件接口特征是：提供硬件接口访问地址和硬件接口地址的某一BIT位；矩阵键盘的硬件接口特征是：提供硬件接口的某一行行信息和某一列列信息；

其中，每一类按键均使用结构体形式表示，结构体中包含按键的编号、类型、片选地址、片选地址对应bit位、电平读入地址、电平读入地址bit位、键码值、当前状态、启动时间、预留属性；每一个按键的具体硬件信息记录在静态配置表KEY_INIT_VALUE中，静态配置表KEY_INIT_VALUE被定义在config.h头文件中。

本发明的优点：

本发明能够同时检测到面板所有按键同时失效的状况；能够根据面板按键数量的变化灵活更改软件配置表，解决不同硬件平台代码不能移植的问题；将底层硬件与上层应用进行分层设计，解决软件扩展性弱的问题。

附图说明

图1为按键状态切换示意图；

图2为按键n定时器计数示意图；

图3为按键m定时器计数示意图；

图4为按键面板的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法，包括：

轮询按键按下事件是否发生；

当首次轮询到目标按键按下事件发生时，将目标按键的状态从弹起切换为按下，获取定时器计的当前值作为目标按键按下事件发生的按下值；

继续轮询目标按键按下事件是否发生，获取轮询目标按键按下事件是否发生时定时器计的值；

比较按下值之后每次轮询时定时器计的值直到目标按键事件未发生；

根据定时器计的值、按下值、按键有效时长对应的第一值和按键卡死时长对应的第二值的比较结果，进行目标按键状态切换；

其中，每一个按键都有一个负责记录按键的状态的变量；所有按键仅使用一个定时器的资源。

所述方法还包括：

当轮询到目标按键按下事件再次未发生时，将目标按键的状态切换为弹起。

所述比较按下值之后每次轮询时定时器计的值直到目标按键事件还包括：

判断按下值是否处于定时器的最大值与第一值之差到最大值之间的范围；

若是，当最大值和按下值之差与定时器计的值之和大于或等于第一值，且小于第二值时，确定目标按键按下有效，目标按键的状态从按下切换为有效按下；当最大值和按下值之差与定时器计的值之和大于或等于第二值时，确定目标按键卡死，目标按键的状态从按有效按下换为卡死；

若否，当定时器计的值和按下值之差大于或等于第一值，且小于第二值时，确定目标按键按下有效，目标按键的状态从按下切换为有效按下；当定时器计的值和按下值之差大于或等于第二值时，确定目标按键卡死，目标按键的状态从按有效按下换为卡死。

全键盘管理分为两层逻辑对键盘进行管理：硬件驱动层和状态管理层。硬件驱动层负责读取每一个按键按下和弹起的硬件状态；状态管理层负责根据按下和弹起两种硬件状态判断按键是按下有效还是按键卡死状态并上报至显控系统。

硬件驱动层

I/O类型按键的硬件驱动为：检测硬件接口访问地址的某一BIT位是否为低(按键低有效)，如果当前为低电平，驱动函数返回按键按下状态。

矩阵类型按键的硬件驱动为：置某一行地址为低，读取某一列的某一BIT位是否为低(按键低有效)，如果当前为低电平，驱动函数返回按键按下状态。

状态管理层

状态管理层根据按键硬件接口特征对按键进行分类，不同的按键硬件接口定义成不同的按键类型。I/O类型按键的硬件接口特征是：提供硬件接口访问地址和硬件接口地址的某一BIT位；矩阵键盘的硬件接口特征是：提供硬件接口的某一行行信息和某一列列信息。每一类按键均使用结构体形式表示，结构体中包含按键的编号、类型、片选地址、片选地址对应bit位、电平读入地址、电平读入地址bit位、键码值、当前状态、启动时间、预留属性。每一个按键的具体硬件信息记录在静态配置表KEY_INIT_VALUE中，静态配置表KEY_INIT_VALUE被定义在config.h头文件中。

面板每一个按键需要按键消抖、计时处理，传统的软件处理方法是为每一个按键都申请一个定时器变量，定时器变量的增加会导致定时器中断服务程序超负荷，定时器中断程序中处理的指令越多，中断时间计算误差越大。

状态管理模块采用另一种设计思路，每一个按键都有一个负责记录按键的状态的变量status，状态分为{KEY_UP，KEY_DOWNED,KEY_DOWNED_VALID,KEY_STUCKED}；状态之间的切换形式如图1所示。

所有的按键共用一个定时器资源(Timer_Counter)，如下图2所示。

定时器资源Timer_Counter在时钟中断服务程序中进行计数，计数范围为[0,MAX],时钟中断服务程序的中断周期乘以(MAX+1)即为Timer_Counter的计数周期。

根据图1按键状态切换示意图，CPU首次轮询到按键按下时，更新status为KEY_DOWNED并将Timer_Counter当前时刻的值记录于属性starttimer。CPU轮询面板按键时，发现当前时刻Timer_Counter和starttimer的差值大于按键有效时长，则判断按键按下有效，更新status为KEY_DOWNED_VALID；发现当前时刻Timer_Counter和starttimer的差值大于按键卡死时长，则判断按键卡死，更新status为KEY_TIMER_STUCKED。CPU轮询到按键弹起将按键的临时属性进行清零操作并将status置为KEY_UP。如果按键按下发生的时刻在(MAX-按键有效时长)之后，按键有效的判断条件改为当前时刻Timer_Counter和(MAX-starttimer)的和大于按键有效时长；按键卡死的判断条件改为当前时刻Timer_Counter和(MAX-starttimer)的和大于按键卡死时长。具体参见示意图3

由于按键消息以周期形式发送显控系统，如果在一个消息周期内发生多次按键按下的事件，按键消息容易丢失。本设计为按键增加一个FIFO缓冲区，每次CPU扫描到按键按下有效，将按键键码写入FIFO。当消息发送周期到时，CPU从FIFO中读出一个按键键码并组包发送至显控系统。

本发明所提出的面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法能够独立于硬件平台，在多个平台之间灵活移植和扩展。对于安全性要求较高的航空电子系统的显控系统，该专利能够实现面板所有按键失效的检测，提高了显控系统的安全检测能力。

实施例

在静态配置表KEY_INIT_VALUE中定义上述按键属性值：

const unsigned char KEY_INIT_VALUE[19][7]＝{

{0,0x01,0x3B,0x01,0x30,0x01,9},//“MARK”

{1,0x01,0x3B,0x01,0x30,0x02,10},//“ALTI-TEST”

…

}；

按键结构体的定义格式为：

struct KEY_BLOCK{

struct OBJECT_COMMON common；

unsigned char status；

unsigned char sendstatus；

unsigned short starttimer；}；/*KEY包含的属性+状态*/

结构体OBJECT_COMMON中定义了index、type、csport、csportbit、addrin、addrinbit、code。

Claims (8)

1.一种面向全键盘的按键卡死检测与功能维护方法，其特征在于，包括：

轮询按键按下事件是否发生；

当首次轮询到目标按键按下事件发生时，记录目标按键的状态和定时器的当前时刻；

继续轮询目标按键按下事件是否发生，当目标状态一直为按下，定时器的时刻与按键按下的定时器时刻不满足按键卡死有效时长，将按键逻辑状态标记为卡死状态；

其中，每一个按键都是按键结构体的一个独立的成员变量，成员变量中包括按键的硬件信息、按键按下时刻和逻辑状态；所有按键仅使用一个定时器的资源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当轮询到目标按键弹起事件发生时，将目标按键的状态切换为弹起。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按键按下时刻为按下按键时定时器计的值；所述继续轮询目标按键按下事件是否发生，当目标状态一直为按下，定时器的时刻与按键按下的定时器时刻不满足按键卡死有效时长，将按键逻辑状态标记为卡死状态包括：

判断按下值是否处于定时器的最大值与按键有效时长对应的第一值之差到最大值之间的范围；按下值为轮询到目标按键按下事件发生时，定时器记录的值；

若是，当最大值和按下值之差与定时器计的值之和大于或等于第一值，且小于按键卡死时长对应的第二值时，确定目标按键按下有效，目标按键的状态从按下切换为有效按下；当最大值和按下值之差与定时器计的值之和大于或等于第二值时，确定目标按键卡死，目标按键的状态从按有效按下换为卡死；

若否，当定时器计的值和按下值之差大于或等于第一值，且小于第二值时，确定目标按键按下有效，目标按键的状态从按下切换为有效按下；当定时器计的值和按下值之差大于或等于第二值时，确定目标按键卡死，目标按键的状态从按有效按下换为卡死。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当目标按键按下有效时，将目标按键的键码写入FIFO缓冲区，以便于消息发送周期到时，从FIFO缓冲区中读出一个按键键码并组包发送至显控系统。

5.一种面向全键盘的管理架构，其特征在于，包括：硬件驱动层和状态管理层；

其中，硬件驱动层负责读取每一个按键按下和弹起的硬件状态；状态管理层负责根据按下和弹起两种硬件状态判断按键是按下有效还是按键卡死状态并上报至显控系统。

6.根据权利要求5所述的管理架构，其特征在于，对于I/O类型按键，硬件驱动层用于检测硬件接口访问地址的一BIT位是否为低，若是，则驱动函数返回按键为按下状态；其中，按键低有效；

对于矩阵类型按键，硬件驱动层用于将按键对应行扫描的置一位置低，读取按键对应列扫描的状态，若输入的物理状态为低电平，则判断按键按下。

7.根据权利要求6所述的管理架构，其特征在于，状态管理层根据按键硬件接口特征对按键进行分类，不同的按键硬件接口定义成不同的按键类型。

8.根据权利要求6所述的管理架构，其特征在于，I/O类型按键的硬件接口特征是：提供硬件接口访问地址和硬件接口地址的某一BIT位；矩阵键盘的硬件接口特征是：提供硬件接口的某一行行信息和某一列列信息；

其中，每一类按键均使用结构体形式表示，结构体中包含按键的编号、类型、片选地址、片选地址对应bit位、电平读入地址、电平读入地址bit位、键码值、当前状态、启动时间、预留属性；每一个按键的具体硬件信息记录在静态配置表KEY_INIT_VALUE中，静态配置表KEY_INIT_VALUE被定义在config.h头文件中。

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