CN111683428A - 按键灯驱动方法、装置及系统和嵌入式设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种按键灯驱动方法以及相应的驱动装置、驱动系统和嵌入式设备。所述驱动方法例如包括:获取按键值;根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;以及将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。本发明实施例可以克服现有技术中GPIO口不足的问题。

Description

按键灯驱动方法、装置及系统和嵌入式设备
技术领域
本发明涉及嵌入式设备控制技术领域,尤其涉及一种按键灯驱动方法、一种按键灯驱动装置、一种按键灯驱动系统以及一种嵌入式设备。
背景技术
与PC类似,在很多场景下,嵌入式设备的按键是很重要的输入设备。而按键灯,特别是多颜色按键灯可以结合按键表达多种按键定义,也有着广泛且重要的应用。按键灯一般是按键上面集成有单颜色或多颜色的LED灯,一般情况下,单色按键灯的驱动实现比较简单,可以是通过硬件直接实现,也可以通过软件来控制,并且实现起来也比较简单。而多颜色按键灯需要实现多种颜色的显示,而且有时还需要多种颜色来组成更多的其他颜色;所以,一般情况下肯定需要程序控制来实现。多颜色按键灯典型地是有两种或两种以上颜色的LED灯集成在一个按键上,然后通过程序来控制不同颜色LED灯的亮灭和亮灭逻辑,可以按照一定的逻辑响应按键动作或软件的控制信号。
然而,嵌入式设备的I/O资源是有限的,在按键灯较多时,无法提供足够多的GPIO口供使用。使用I/O扩展芯片可以一定程度上弥补GPIO口不足的问题,一般情况下,I/O扩展芯片都要接在I2C等总线上,而这些总线资源也是很紧俏的。一般情况下总线上外接设备的数量是有限的,所以无法从根本上解决GPIO口不足的问题;在按键灯数目比较大时,I/O口同样不够用。而且,在需要多个按键灯同时控制时,特别是多个按键灯不在同一个I/O扩展芯片上时,程序较繁琐,且实时性不是很好。
发明内容
因此,为克服现有技术的缺陷和不足,本发明实施例提出一种按键灯驱动方法、一种按键灯驱动装置、一种按键灯驱动系统和一种嵌入式设备。
一方面,本发明实施例提出的一种按键灯驱动方法,包括:获取按键值;根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;以及将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。
在本发明的一个实施例中,所述按键灯状态控制数据包括亮度控制数据和是否闪烁标志位。
在本发明的一个实施例中,所述按键值对应多个所述按键灯数据包;相应地所述解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集具体为:逐一接收并解析所述多个按键灯数据包,以得到每个所述按键灯数据包的所述按键灯位置标识、所述按键灯颜色标识和所述按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集。
另一方面,本发明实施例提出的一种按键灯驱动装置,包括:按键驱动模块,用于获取按键值;获取模块,用于根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;解析模块,用于解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;以及刷新模块,用于将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。
在本发明的一个实施例中,所述按键灯状态控制数据包括亮度控制数据和是否闪烁标志位。
在本发明的一个实施例中,所述按键值对应多个所述按键灯数据包;相应地所述解析模块具体用于:逐一接收并解析所述多个按键灯数据包,以得到每个所述按键灯数据包的所述按键灯位置标识、所述按键灯颜色标识和所述按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集。
再一方面,本发明实施例提出一种按键灯驱动系统,包括:处理器和连接所述处理器的存储器;其中所述存储器存储有所述处理器执行的指令,且所述指令使得所述处理器执行操作以进行前述任意一种按键灯驱动方法。
又一方面,本发明实施例提出的一种嵌入式设备,包括:多个按键;输入/输出扩展芯片组,连接所述多个按键;嵌入式处理器,连接所述输入/输出扩展芯片组;多个移位寄存器芯片,级联连接至所述嵌入式处理器;以及多个按键灯,连接所述多个移位寄存器芯片。其中,所述嵌入式处理器用于:根据所述输入/输出扩展芯片组的按键检测结果获取按键值,根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包,解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集,以及将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至所述多个移位寄存器芯片。
在本发明的一个实施例中,所述按键值对应多个所述按键灯数据包,相应地所述解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集具体为:逐一接收并解析所述多个按键灯数据包,以得到每个所述按键灯数据包的所述按键灯位置标识、所述按键灯颜色标识和所述按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集。
在本发明的一个实施例中,所述多个移位寄存器芯片形成多组移位寄存器芯片,每组移位寄存器芯片连接相同颜色的所述按键灯,且不同组移位寄存器芯片分别连接不同颜色的所述按键灯。
由上可知,本发明上述技术特征可以具有如下一个或多个有益效果:a)采用多个移位寄存器芯片级联的方式,在理论上可以外接无数个按键灯例如LED灯,突破了现有技术中GPIO(通用输入/输接口)数量的限制;b)由于为按键灯数据包建立了统一的数据结构,开发者可以无视嵌入式设备的按键数量,极大地方便了开发者的应用;c)极大的简化了按键和按键灯映射到真正的嵌入式设备的过程,极大的提高了代码的稳定性;以及d)具有极高的兼容性,可以将统一数据结构应用到多个场景,极大地丰富了开发者的手段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例的一种按键灯控制方法的流程图。
图2为本发明第一实施例的一种嵌入式设备的结构示意图。
图3为本发明第二实施例的一种按键灯控制装置的模块示意图。
图4为本发明第三实施例的一种按键灯控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
【第一实施例】
如图1所示,本发明第一实施例提供的一种按键灯驱动方法,包括步骤:
S11:获取按键值;;
S13:根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;
S15:解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;以及
S17:将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。
为便于更清楚地理解本实施例的按键灯驱动方法,下面将结合图2,以每个按键对应一个三色按键灯(比如包含红色按键灯、绿色按键灯和蓝色按键灯)为例进行详细描述。
如图2所示的嵌入式设备,其包括:嵌入式处理器21、多个按键K1-Kn、输入/输出(I/O)扩展芯片组23、多个移位寄存器芯片251-25m,261-26m及271-27m、以及多个按键灯。其中,输入/输出扩展芯片组23连接多个按键K1-Kn,且其所包含的输入/输出扩展芯片的数量视按键K1-Kn的数量而定,也即其可以是包含一个输入/输出扩展芯片或多个输入/输出扩展芯片。嵌入式处理器21例如是基于ARM的MCU,其连接输入/输出扩展芯片组23,例如通过I2C等总线连接输入/输出扩展芯片比如TCA9555I/O扩展芯片。多个移位寄存器芯片251-25m,261-26m及271-27m级联连接至嵌入式处理器21,其根据所连接的按键灯的颜色可以区分为三组移位寄存器芯片,其中一组移位寄存器芯片251-25m例如全部连接红色按键灯,另一组移位寄存器芯片261-26m例如全部连接绿色按键灯,以及再一组移位寄存器芯片271-27m例如全部连接蓝色按键灯。本实施方式中的移位寄存器芯片例如采用MBI5041LED恒流驱动芯片。再者,多个按键K1-Kn中的每个按键设置有三个按键灯,例如一个红色按键灯、一个绿色按键灯和一个蓝色按键灯,且这三个不同颜色的按键灯分别连接至不同组的移位寄存器芯片的输出引脚。
承上述,各个按键灯例如LED灯按照一定的顺序接在移位寄存器芯片251-25m,261-26m及271-27m上。举例来说,假设移位寄存器芯片共计30个,则可以是1-10号移位寄存器芯片的输出引脚全部接红色按键灯,11-20号移位寄存器芯片的输出引脚全部接绿色按键灯,21-30号移位寄存器芯片的输出引脚全部接蓝色按键灯;该种接法的好处是:具有很明显的规律性和写代码的时候不需要太复杂方式去寻找某种颜色按键灯到底在哪里。
本实施方式为每个按键K1-Kn对应的各个颜色按键灯分别设置按键灯数据包,每个按键灯数据包都遵循一致的数据结构进行定义设置。具体可为:根据按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据等多个要素进行定义,其中按键灯状态控制数据可以进一步划分为亮度控制数据和是否闪烁标志位两个要素。具体来说,
按键灯位置标识:根据按键灯排序的位置可以分别设置为K1,K2,K3,…,Kn,也即按键灯位置标识可以直接使用按键K1-Kn的按键值来表示;
按键灯颜色标识:红色、绿色、蓝色;
亮度控制数据:高亮、低亮等,具体可以用多个数据位来表示其灰度值;
是否闪烁标志位:闪烁、不闪烁,具体可以是闪烁用1表示,不闪烁用0表示。
对于上述按键灯数据包中的按键灯位置标识、按键灯颜色标识、亮度控制数据和是否闪烁标志位四个要素,可以理解为:
按键灯位置标识表示一个具体的按键值比如K1;
按键灯颜色标识表示为K1这个按键下面的某个颜色按键灯例如红色按键灯;
按键灯亮度控制数据表示K1这个按键下面的红色按键灯应该亮一个什么样的亮度;
是否闪烁标志位表示K1这个按键下面的红色按键灯以某种亮度点亮之后还需不需要闪烁。
这样一来,可以将每一次的按键灯驱动缩小到哪个按键下的哪个按键灯,开发者就可以不再考虑如何将按键和对应按键灯映射到真正的设备上。如此一来,在统一数据结构下,嵌入式设备开发者只需考虑具体按键下的具体按键灯,嵌入式设备上的按键数量只是作为客观存在设备数量,遵循了统一数据结构,就可以简化开发过程,按键的数量是可以直接忽略的。
另外,由于采用了统一数据结构,所搭建的驱动程序会极其稳定,这个稳定性指的是软件代码上的稳定性,因为统一数据结构会极大的简化驱动代码篇幅,有效的去除掉很多冗余的代码,比如将按键和对应按键灯映射到真正的设备上这一步是裁剪掉80%的代码量,代码的精简和高效保证了在长期的使用中稳定不出现崩溃,并且因为简化了写入和读取按键灯数据,正常的读写操作的可靠性将会大大的提升。
对于嵌入式设备中的多个按键K1-Kn所对应的按键灯的状态刷新,由于采用的是级联的多个移位寄存器芯片,因此每做一次按键灯的状态更新,多个移位寄存器芯片251-25m、261-26m及271-27m的每个引脚都会写入一次数据,就是哪怕只控制一个按键灯,所有连接按键灯的引脚都会操作一遍。
当用户进行按键操作时,例如按下某个按键,嵌入式设备21中的按键驱动程序可以通过输入/输出扩展芯片组23的按键检测结果获取按键值比如Kn,并通过poll/select机制上报按键值Kn至上层应用层,由上层应用层根据按键值Kn获取对应的按键灯数据包,如果此次按键操作需要实现对按键Kn下面的红、绿、蓝三色按键灯的状态控制,则相应的会获取三个按键灯数据包,然后这三个按键灯数据包可以通过ioctrl函数接口逐一下发到底层按键灯驱动程序,由按键灯驱动程序接收并解析出每个按键灯数据包中的按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据等信息,以对按键灯刷新数据集中相应位置的数据进行更新。更新后的按键灯刷新数据集就会以串行方式输出至级联至嵌入式处理器21的多个移位寄存器芯片251-25m、261-26m及271-27m,借此实现对按键操作的指示灯响应。
综上所述,本实施方式采用多个移位寄存器芯片级联的方式,在理论上可以外接无数个按键灯例如LED灯,突破了现有技术中GPIO(通用输入/输接口)数量的限制;由于为按键灯数据包建立了统一的数据结构,开发者可以无视嵌入式设备的按键数量,极大地方便了开发者的应用;极大的简化了按键和按键灯映射到真正的嵌入式设备的过程,极大的提高了代码的稳定性;以及具有极高的兼容性,可以将统一数据结构应用到多个场景,极大地丰富了开发者的手段。
最后值得一提的是,前述实施方式是以三色按键灯为例进行说明,但本发明实施例并不以此为限,也可以是其他多色按键灯例如红、绿双色按键灯。当然,本发明实施例也不排除应用于单色按键灯的实施方式。再者,值得一提的是,本发明实施例并不限制每个按键都对应相同数量的按键灯,也即不同的按键可以对应不同数量的按键灯,例如某些按键对应一个单色按键灯,某些按键对应一个双色按键灯,某些按键对应一个三色按键灯。
【第二实施例】
如图3所示,本发明第二实施例提供的一种按键灯控制装置30,包括:按键驱动模块31、获取模块33、解析模块35和刷新模块37。
其中,按键驱动模块31例如用于获取按键值;获取模块33例如用于根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;解析模块35例如用于解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;以及刷新模块37例如用于将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。
至于按键驱动模块31、获取模块33、解析模块35和刷新模块37的具体功能细节可参考前述第一实施例中的详细描述,在此不再赘述。此外,值得一提的是,按键驱动模块31、获取模块33、解析模块35和刷新模块37可以为软件模块,存储于非易失性存储器中且由处理器执行相关操作以进行前述第一实施例中的步骤S11、S13、S15和17。在一个实施例中,按键驱动模块31、获取模块33、解析模块35和刷新模块37例如整合于嵌入式处理器21。
【第三实施例】
如图4所示,本发明第三实施例提供的一种按键灯驱动系统40,包括:处理器41和存储器43;其中,存储器43存储由处理器41执行的指令,且所述指令例如使得处理器41执行操作以进行前述第一实施例所述的按键灯驱动方法。
另外,可以理解的是,前述各个实施例仅为本发明的示例性说明,在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下,各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和/或方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元/模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多路单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元/模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元/模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中,也可以是各个单元/模块单独物理存在,也可以两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元/模块的形式实现。
上述以软件功能单元/模块的形式实现的集成的单元/模块,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)的一个或多个处理器执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种按键灯驱动方法,其特征在于,包括:
获取按键值;
根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;
解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;以及
将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。
2.如权利要求1所述的按键灯驱动方法,其特征在于,所述按键灯状态控制数据包括亮度控制数据和是否闪烁标志位。
3.如权利要求1所述的按键灯驱动方法,其特征在于,所述按键值对应多个所述按键灯数据包;相应地所述解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集具体为:逐一接收并解析所述多个按键灯数据包,以得到每个所述按键灯数据包的所述按键灯位置标识、所述按键灯颜色标识和所述按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集。
4.一种按键灯驱动装置,其特征在于,包括:
按键驱动模块,用于获取按键值;
获取模块,用于根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包;
解析模块,用于解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集;
刷新模块,用于将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至级联的多个移位寄存器芯片。
5.如权利要求4所述的按键灯驱动装置,其特征在于,所述按键灯状态控制数据包括亮度控制数据和是否闪烁标志位。
6.如权利要求4所述的按键灯驱动装置,其特征在于,所述按键值对应多个所述按键灯数据包;相应地所述解析模块具体用于:逐一接收并解析所述多个按键灯数据包,以得到每个所述按键灯数据包的所述按键灯位置标识、所述按键灯颜色标识和所述按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集。
7.一种按键灯驱动系统,其特征在于,包括:处理器和连接所述处理器的存储器;其中所述存储器存储有所述处理器执行的指令,且所述指令使得所述处理器执行操作以进行如权利要求1至3任意一项所述的按键灯驱动方法。
8.一种嵌入式设备,其特征在于,包括:
多个按键;
输入/输出扩展芯片组,连接所述多个按键;
嵌入式处理器,连接所述输入/输出扩展芯片组;
多个移位寄存器芯片,级联连接至所述嵌入式处理器;以及
多个按键灯,连接所述多个移位寄存器芯片;
其中,所述嵌入式处理器用于:根据所述输入/输出扩展芯片组的按键检测结果获取按键值,根据所述按键值获取具有预设数据结构的至少一个按键灯数据包,解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集,以及将更新后的按键灯刷新数据集以串行方式输出至所述多个移位寄存器芯片。
9.如权利要求8所述的嵌入式设备,其特征在于,所述按键值对应多个所述按键灯数据包,相应地所述解析每个所述按键灯数据包,以得到按键灯位置标识、按键灯颜色标识和按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集具体为:逐一接收并解析所述多个按键灯数据包,以得到每个所述按键灯数据包的所述按键灯位置标识、所述按键灯颜色标识和所述按键灯状态控制数据更新按键灯刷新数据集。
10.如权利要求8或9所述的嵌入式设备,其特征在于,所述多个移位寄存器芯片形成多组移位寄存器芯片,每组移位寄存器芯片连接相同颜色的所述按键灯,且不同组移位寄存器芯片分别连接不同颜色的所述按键灯。
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