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.. _2.1.8_c_pi5:

2.1.8 Tastierino
======================

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

Un tastierino è una matrice rettangolare di pulsanti. In questo progetto, lo utilizzeremo per inserire caratteri.

Componenti necessari
-----------------------

In questo progetto abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

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

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nome	
        - ELEMENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUZIONE COMPONENTE
        - LINK PER L'ACQUISTO

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_keypad`
        - \-

Schema elettrico
-------------------

.. image:: ../img/image315.png


.. image:: ../img/image316.png


Procedure sperimentali
-------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../img/image186.png

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.1.8/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.1.8_Keypad.cpp -lwiringPi

**Passo 4:** Esegui.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Dopo l'esecuzione del codice, i valori dei pulsanti premuti sul tastierino (valore del 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:`install_wiringpi`.

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 sullo 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 ogni tasto della tastiera a matrice nell'array ``keys[]`` e definisci i pin di 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()`` leggerà lo stato di ogni pulsante.

``KeyCompare()`` e ``keyCopy()`` vengono utilizzati per giudicare se lo stato di un pulsante è cambiato (ovvero un pulsante è stato premuto o rilasciato).

``keyPrint()`` stamperà il valore del pulsante il cui livello corrente è alto (il pulsante è 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 in cui si trova il tasto ottiene un livello 
alto. Dopo che il ciclo di controllo a doppio livello è completato, lo stato del tasto 
genererà un array (``result[]``).

Quando viene premuto il tasto 3:

.. image:: ../img/image187.png


``RowPin [0]`` scrive nel livello alto, e colPin[2] ottiene il livello alto.
``ColPin [0]``, colPin[1], colPin[3] ottengono il livello basso.

Questo ci dà 0,0,1,0. Quando rowPin[1], rowPin[2] e rowPin[3] sono scritti nel livello 
alto, colPin[0]~colPin[4] otterranno il livello basso.

Dopo che il ciclo di controllo è completato, 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 giudicare se lo stato del tasto è cambiato, 
ad esempio quando si rilascia il pulsante '3' o si preme '2', keyCompare() restituisce false.

KeyCopy() viene utilizzato per riscrivere il valore corrente del pulsante nell'array a 
(last_key_pressed[BUTTON_NUM]) dopo ogni confronto. In modo che possiamo confrontarli 
la prossima volta.

.. 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 attualmente premuto. 
Se il pulsante '1' è premuto, verrà stampato '1'. Se il pulsante '1' è premuto e anche il 
pulsante '3' è premuto, verrà stampato '1, 3'.

Immagine del fenomeno
--------------------------

.. image:: ../img/image188.jpeg