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.. _2.1.5_keypad_c_pi5:

2.1.5 Tastiera
=================

Introduzione
---------------

Una tastiera è una matrice rettangolare di pulsanti. In questo progetto, 
la utilizzeremo per inserire caratteri.

Componenti
-----------

.. image:: img/list_2.1.5_keypad.png

Principio
----------

**Tastiera**

Una tastiera è una matrice rettangolare di 12 o 16 pulsanti OFF-(ON). 
I loro contatti sono accessibili tramite un connettore adatto per un 
collegamento con un cavo a nastro o per l'inserimento in un circuito 
stampato. In alcune tastiere, ciascun pulsante si connette a un contatto 
separato nel connettore, mentre tutti i pulsanti condividono una massa comune.

.. image:: img/image314.png

Più frequentemente, i pulsanti sono codificati in matrice, il che significa 
che ognuno di essi unisce una coppia unica di conduttori in una matrice. 
Questa configurazione è adatta per il polling da parte di un microcontrollore, 
che può essere programmato per inviare a turno un impulso di uscita a ciascuno 
dei quattro fili orizzontali. Durante ogni impulso, il microcontrollore verifica 
in sequenza i quattro fili verticali rimanenti per determinare quale, se presente, 
stia trasmettendo un segnale. È consigliabile aggiungere resistenze di pullup o 
pulldown ai fili di ingresso per evitare che i segnali del microcontrollore si 
comportino in modo imprevedibile quando non è presente alcun segnale.

Schema Elettrico
-------------------

.. image:: img/image315.png

.. image:: img/image316.png


Procedure Sperimentali
------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: img/image186.png
    :width: 800

**Passo 2:** Apri il file del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.1.5/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.1.5_Keypad.cpp -lwiringPi

**Passo 4:** Esegui il programma.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Dopo l'esecuzione del codice, i valori dei pulsanti premuti sulla 
tastiera (Valore pulsante) verranno stampati sullo schermo.

.. note::

    Se non funziona dopo l’esecuzione o compare un messaggio di errore: \"wiringPi.h: No such file or directory\", consulta :ref:`faq_c_nowork`.

**Codice**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>

    #define ROWS  4 
    #define COLS  4
    #define BUTTON_NUM (ROWS * COLS)

    unsigned char KEYS[BUTTON_NUM] {  
    '1','2','3','A',
    '4','5','6','B',
    '7','8','9','C',
    '*','0','#','D'};

    unsigned char rowPins[ROWS] = {1, 4, 5, 6}; 
    unsigned char colPins[COLS] = {12, 3, 2, 0};

    void keyRead(unsigned char* result);
    bool keyCompare(unsigned char* a, unsigned char* b);
    void keyCopy(unsigned char* a, unsigned char* b);
    void keyPrint(unsigned char* a);
    void keyClear(unsigned char* a);
    int keyIndexOf(const char value);

    void init(void) {
        for(int i=0 ; i<4 ; i++) {
            pinMode(rowPins[i], OUTPUT);
            pinMode(colPins[i], INPUT);
        }
    }

    int main(void){
        unsigned char pressed_keys[BUTTON_NUM];
        unsigned char last_key_pressed[BUTTON_NUM];

        if(wiringPiSetup() == -1){ //se l'inizializzazione di wiring fallisce, stampa un messaggio a schermo
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1; 
        }
        init();
        while(1){
            keyRead(pressed_keys);
            bool comp = keyCompare(pressed_keys, last_key_pressed);
            if (!comp){
                keyPrint(pressed_keys);
                keyCopy(last_key_pressed, pressed_keys);
            }
            delay(100);
        }
        return 0;  
    }

    void keyRead(unsigned char* result){
        int index;
        int count = 0;
        keyClear(result);
        for(int i=0 ; i<ROWS ; i++ ){
            digitalWrite(rowPins[i], HIGH);
            for(int j =0 ; j < COLS ; j++){
                index = i * ROWS + j;
                if(digitalRead(colPins[j]) == 1){
                    result[count]=KEYS[index];
                    count += 1;
                }
            }
            delay(1);
            digitalWrite(rowPins[i], LOW);
        }
    }

    bool keyCompare(unsigned char* a, unsigned char* b){
        for (int i=0; i<BUTTON_NUM; i++){
            if (a[i] != b[i]){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    void keyCopy(unsigned char* a, unsigned char* b){
        for (int i=0; i<BUTTON_NUM; i++){
            a[i] = b[i];
        }
    }

    void keyPrint(unsigned char* a){
        if (a[0] != 0){
            printf("%c",a[0]);
        }
        for (int i=1; i<BUTTON_NUM; i++){
            if (a[i] != 0){
                printf(", %c",a[i]);
            }
        }
        printf("\n");
    }

    void keyClear(unsigned char* a){
        for (int i=0; i<BUTTON_NUM; i++){
            a[i] = 0;
        }
    }

    int keyIndexOf(const char value){
        for (int i=0; i<BUTTON_NUM; i++){
            if ((const char)KEYS[i] == value){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    
**Spiegazione del Codice**

.. code-block:: c

    unsigned char KEYS[BUTTON_NUM] {  
    '1','2','3','A',
    '4','5','6','B',
    '7','8','9','C',
    '*','0','#','D'};

    unsigned char rowPins[ROWS] = {1, 4, 5, 6}; 
    unsigned char colPins[COLS] = {12, 3, 2, 0};

Dichiara ciascun tasto della tastiera a matrice nell’array KEYS[] e 
definisce i pin per ogni riga e colonna.

.. code-block:: c

    while(1){
            keyRead(pressed_keys);
            bool comp = keyCompare(pressed_keys, last_key_pressed);
            if (!comp){
                keyPrint(pressed_keys);
                keyCopy(last_key_pressed, pressed_keys);
            }
            delay(100);
        }

Questa è la parte della funzione principale che legge e stampa il valore 
del pulsante.

La funzione keyRead() legge lo stato di ciascun pulsante.

KeyCompare() e keyCopy() vengono usati per verificare se lo stato di un 
pulsante è cambiato (ossia, se è stato premuto o rilasciato).

keyPrint() stamperà il valore del pulsante con livello attuale alto 
(pulsante premuto).

.. code-block:: c

    void keyRead(unsigned char* result){
        int index;
        int count = 0;
        keyClear(result);
        for(int i=0 ; i<ROWS ; i++ ){
            digitalWrite(rowPins[i], HIGH);
            for(int j =0 ; j < COLS ; j++){
                index = i * ROWS + j;
                if(digitalRead(colPins[j]) == 1){
                    result[count]=KEYS[index];
                    count += 1;
                }
            }
            delay(1);
            digitalWrite(rowPins[i], LOW);
        }
    }

Questa funzione assegna un livello alto a ciascuna riga a turno, e quando 
il tasto nella colonna viene premuto, la colonna corrispondente ottiene un 
livello alto. Dopo il ciclo di verifica a due livelli, la compilazione dello 
stato del tasto genererà un array (result[]).

Se viene premuto il pulsante 3:

.. image:: img/image187.png


RowPin[0] scrive il livello alto e colPin[2] riceve il livello alto. ColPin[0], 
colPin[1] e colPin[3] ricevono un livello basso.

Questo ci fornisce 0,0,1,0. Quando rowPin[1], rowPin[2] e rowPin[3] sono impostati 
su livello alto, colPin[0]~colPin[4] riceveranno un livello basso.

Dopo aver completato il ciclo di verifica, verrà generato un array:

.. code-block:: c

    result[BUTTON_NUM] {  
    0, 0, 1, 0,
    0, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 0};

.. code-block:: c

    bool keyCompare(unsigned char* a, unsigned char* b){
        for (int i=0; i<BUTTON_NUM; i++){
            if (a[i] != b[i]){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    void keyCopy(unsigned char* a, unsigned char* b){
        for (int i=0; i<BUTTON_NUM; i++){
            a[i] = b[i];
        }
    }

Queste due funzioni vengono utilizzate per determinare se lo stato del tasto 
è cambiato, ad esempio quando si rilascia il tasto '3' o si preme il tasto '2', 
keyCompare() restituisce false.

KeyCopy() riscrive il valore corrente del pulsante nell’array a (last_key_pressed[BUTTON_NUM]) 
dopo ogni confronto, così da poterli confrontare successivamente.

.. code-block:: c

    void keyPrint(unsigned char* a){
    //printf("{");
        if (a[0] != 0){
            printf("%c",a[0]);
        }
        for (int i=1; i<BUTTON_NUM; i++){
            if (a[i] != 0){
                printf(", %c",a[i]);
            }
        }
        printf("\n");
    }

Questa funzione viene utilizzata per stampare il valore del pulsante premuto. 
Se viene premuto il pulsante '1', viene stampato '1'. Se si premono i pulsanti 
'1' e '3', viene stampato '1, 3'.