Linux下的按键输入驱动开发

之前的文章中，介绍了各种各样的花式点灯方法，其本质都是通过操作GPIO输出高低电平，控制灯的亮灭。按键驱动也是要操作GPIO，只不过是要读取GPIO的高低电平。在驱动程序中使用一个整形变量来表示按键值，应用程序通过read函数来读取按键值，判断按键有没有按下

如下图示，本文中使用的开发板按键KEY0与芯片的UART1_CTS引脚相连接，并接了一个10K的上拉电阻，因此当按键没有按下时UART1_CTS是高电平，当按键按下后UART1_CTS就是低电平

下图为基于pinctrl与gpio子系统的按键输入驱动模板，接下来根据此模板，进行代码的编写：

1. 修改设备树文件

添加pinctrl节点：在iomuxc节点的imx6ul-evk子节点下创建“pinctrl_key”节点，将 “UART1_CTS_B” PIN脚复用为 “GPIO1_IO18”

pinctrl_key: keygrp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18   0xF080>;
};

添加key设备节点：在根节点下创建KEY设备节点，设置PIN对应的pinctrl节点，指定所使用的的GPIO

key {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "alpha-key";pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;status = "okay";
};

检查PIN是否冲突：检查pinctrl中设置以及设备节点中指定的引脚有没有被别的外设使用

– 检查"UART1_CTS_B" PIN脚有没有被其他的pinctrl节点使用
– 检查"GPIO1_IO18"有没有被其他设备节点占用

编译设备树：编译并使用该设备树启动Linux系统

#在内核根目录下
make dtbs   #编译设备树
#启动Linux系统后
cd /proc/device-tree    #查看"key"节点是否存在

2. 编写驱动程序

设备树准备好后就可以编写驱动程序了，新建 key.c 文件，编写程序

定义按键设备结构体，其中键值变量是个共享资源，驱动程序会向其写入键值，应用程序要读取键值，因此这里使用原子操作对变量进行赋值以及读取

#define KEY_CNT          1       /* 设备号个数    */
#define KEY_NAME        "key" /* 名字       *//* 定义按键值 */
#define KEY0VALUE       0XF0    /* 按键值      */
#define INVAKEY         0X00    /* 无效的按键值  *//* key设备结构体 */
struct key_dev{dev_t devid;         /* 设备号   */struct cdev cdev;        /* cdev     */struct class *class;  /* 类        */struct device *device;    /* 设备    */int major;               /* 主设备号   */int minor;              /* 次设备号   */struct device_node  *nd; /* 设备节点 */int key_gpio;            /* key所使用的GPIO编号        */atomic_t keyvalue;        /* 按键值      */
};struct key_dev keydev;        /* key设备 */

编写初始化按键IO函数

static int keyio_init(void)
{keydev.nd = of_find_node_by_path("/key");if (keydev.nd== NULL) {return -EINVAL;}keydev.key_gpio = of_get_named_gpio(keydev.nd ,"key-gpio", 0);if (keydev.key_gpio < 0) {printk("can't get key0\r\n");return -EINVAL;}printk("key_gpio=%d\r\n", keydev.key_gpio);/* 初始化key所使用的IO */gpio_request(keydev.key_gpio, "key0");    /* 请求IO */gpio_direction_input(keydev.key_gpio);    /* 设置为输入 */return 0;
}

编写设备操作函数，打开设备时，调用按键初始化函数

static int key_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{int ret = 0;filp->private_data = &keydev;     /* 设置私有数据 */ret = keyio_init();                /* 初始化按键IO */if (ret < 0) {return ret;}return 0;
}static ssize_t key_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int ret = 0;int value;struct key_dev *dev = filp->private_data;if (gpio_get_value(dev->key_gpio) == 0) {         /* key0按下 */while(!gpio_get_value(dev->key_gpio));       /* 等待按键释放 */atomic_set(&dev->keyvalue, KEY0VALUE);   } else {    atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY);     /* 无效的按键值 */}value = atomic_read(&dev->keyvalue);ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));return ret;
}static ssize_t key_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}static int key_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations key_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = key_open,.read = key_read,.write = key_write,.release =    key_release,
};

驱动入口函数中，创建按键设备

static int __init mykey_init(void)
{/* 初始化原子变量 */atomic_set(&keydev.keyvalue, INVAKEY);/* 注册字符设备驱动 *//* 1、创建设备号 */if (keydev.major) {      /*  定义了设备号 */keydev.devid = MKDEV(keydev.major, 0);register_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT, KEY_NAME);} else {                        /* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&keydev.devid, 0, KEY_CNT, KEY_NAME);  /* 申请设备号 */keydev.major = MAJOR(keydev.devid); /* 获取分配号的主设备号 */keydev.minor = MINOR(keydev.devid);    /* 获取分配号的次设备号 */}/* 2、初始化cdev */keydev.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&keydev.cdev, &key_fops);/* 3、添加一个cdev */cdev_add(&keydev.cdev, keydev.devid, KEY_CNT);/* 4、创建类 */keydev.class = class_create(THIS_MODULE, KEY_NAME);if (IS_ERR(keydev.class)) {return PTR_ERR(keydev.class);}/* 5、创建设备 */keydev.device = device_create(keydev.class, NULL, keydev.devid, NULL, KEY_NAME);if (IS_ERR(keydev.device)) {return PTR_ERR(keydev.device);}return 0;
}

驱动出口函数中，注销按键设备

/** @description    : 驱动出口函数* @param       : 无* @return       : 无*/
static void __exit mykey_exit(void)
{/* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&keydev.cdev);/*  删除cdev */unregister_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(keydev.class, keydev.devid);class_destroy(keydev.class);
}module_init(mykey_init);
module_exit(mykey_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("andyxi");

3. 编写测试程序

新建名为 keyApp.c的文件，并编写测试代码

/* 定义按键值 */
#define KEY0VALUE   0XF0
#define INVAKEY     0X00int main(int argc, char *argv[])
{int fd, ret;char *filename;int keyvalue;if(argc != 2){printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1];/* 打开key驱动 */fd = open(filename, O_RDWR);if(fd < 0){printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);return -1;}/* 循环读取按键值数据！ */while(1) {read(fd, &keyvalue, sizeof(keyvalue));if (keyvalue == KEY0VALUE) {  /* KEY0 */printf("KEY0 Press, value = %#X\r\n", keyvalue);   /* 按下 */}}ret= close(fd); /* 关闭文件 */if(ret < 0){printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);return -1;}return 0;
}

4. 编译测试

编译驱动程序：当前目录下创建Makefile文件，并make编译

KERNELDIR := /home/andyxi/linux/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_andyxi
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := key.obuild: kernel_moduleskernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

编译测试程序：无需内核参与，直接编译即可

arm-linux-gnueabihf-gcc keyApp.c -o keyApp

运行测试：启动开发板后，加载驱动模块后，按下KEY0按键，keyApp就会获取并且输出按键信息

depmod                     #第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe key.ko            #加载驱动
# 运行测试程序后，终端显示界面如下图
./keyApp /dev/key

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