DRV_05_GPIO按键驱动分析与使用

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GPIO按键驱动分析与使用参考资料:

Linux 5.x内核 Documentationdevicetreebindingsinputgpio-keys.txt driversinputkeyboardgpio_keys.c Linux 4.x内核 Documentationdevicetreebindingsinputgpio-keys.txt driversinputkeyboardgpio_keys.c

设备树示例: IMX6ULL:Linux-4.9.88/arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14×14.dts STM32MP157:Linux-5.4/arch/arm/boot/dts/stm32mp15xx-100ask.dtsi QEMU:linux-4.9.88/arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull_qemu.dts

  1. 驱动程序框架

DRV_05_GPIO按键驱动分析与使用

  1. 设备树示例

2.1 设备树讲解属性:

必备:compatible = “gpio-keys”; 可选:autorepeat:表示自动重复,按下按键不松开,驱动会自动重复上报按键值 对于每一个GPIO按键,都是一个子节点,有这些属性: gpios:使用哪个GPIO interrupts:对应的中断 linux,code:对应的按键值 注意:gpios和interrupts至少要保留一个,不能都省略 debounce-interval:消除抖动的间隔,单位:ms,默认是5ms

2.2 100ASK_IMX6ULL

gpio-keys {     compatible = "gpio-keys";     pinctrl-names = "default";     user1 {         label = "User1 Button";         gpios = ;         gpio-key,wakeup;         linux,code = <key_1>;     };     user2 {         label = "User2 Button";         gpios = ;         gpio-key,wakeup;         linux,code = <key_2>;     }; };

2.3 100ASK_STM32MP157

joystick {     compatible = "gpio-keys";     #size-cells = ;     button-0 {         label = "usr_button0";         linux,code = <key_a>;         interrupt-parent = ;         interrupts = ;     };     button-1 {         label = "usr_button1";         linux,code = <key_enter>;         interrupt-parent = ;         interrupts = ;     }; };

2.4 QEMU

gpio-keys@0 {     compatible = "gpio-keys";     pinctrl-names = "default";     pinctrl-0 = ;     status = "okay";     Key0 {         label = "Key 0";         gpios = ;         linux,code = <key_1>;     }; }; gpio-keys@1 {     compatible = "gpio-keys";     pinctrl-names = "default";     pinctrl-0 = ;     status = "okay";     Key0 {         label = "Key 1";         gpios = ;         linux,code = <key_2>;     }; };
  1. gpio_keys.c驱动程序分析

3.1 套路

根据设备树获得硬件信息:哪个GPIO、对于什么按键分配/设置/注册input_dev结构体 request_irq:在中断处理函数中确定按键值、上报按键值 有两种IRQ函数 gpio_keys_gpio_isr:设备树中的用gpios来描述用到的引脚 gpio_keys_irq_isr:设备树中的用interrupts来描述用到的引脚

3.2 gpio_keys_gpio_isr分析

理想状况是:按下、松开按键,各产生一次中断,也只产生一次中断。 但是对于机械开关,它的金属弹片会反复震动。GPIO电平会反复变化,最后才稳定。一般是几十毫秒才会稳定。 如果不处理抖动的话,用户只操作一次按键,会发生多次中断,驱动程序可能会上报多个数据。

DRV_05_GPIO按键驱动分析与使用

怎么处理按键抖动?

在按键中断程序中,可以循环判断几十亳秒,发现电平稳定之后再上报 使用定时器 显然第1种方法太耗时,违背“中断要尽快处理”的原则,你的系统会很卡。

怎么使用定时器?看下图:

DRV_05_GPIO按键驱动分析与使用

核心在于:在GPIO中断中并不立刻记录按键值,而是修改定时器超时时间,10ms后再处理。 如果10ms内又发生了GPIO中断,那就认为是抖动,这时再次修改超时时间为10ms。 只有10ms之内再无GPIO中断发生,那么定时器的函数才会被调用。 在定时器函数中上报按键值。

3.3 gpio_keys_irq_isr分析

有个变量key_pressed,用来表示当前按键状态:初始值是false,表示按键没有被按下。

发生中断 上报”按下的值”:input_Event(input, EV_KEY, button->code, 1); input_sync(input); 如果不延迟(!bdata->release_delay) 马上上报”松开的值”:input_event(input, EV_KEY, button->code, 0); input_sync(input); 如果延迟(bdata->release_delay) 启动定时器,过若干毫秒再上报”松开的值” 所以,使用gpio_keys_irq_isr时,一次中断就会导致上报2个事件:按下、松开 缺点:无法准确判断一个按键确实已经被松开了

  1. QEMU上机实验

IMX6ULL、STM32MP157的出厂系统都已经配置的GPIO按键。 可以执行以下命令确认设备节点:

cat /proc/bus/input/devices

然后执行hexdump /dev/input/event?(?表示某个数值),并且操作按键来观察输出信息。

也可以在QEMU上做实验:原理图如下:

DRV_05_GPIO按键驱动分析与使用

4.1 设置工具

ubuntu中执行:

export ARCH=arm export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-qemu/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin

4.2 配置内核

QEMU的内核里已经配置了GPIO按键的设备树,只需要编译出gpio_keys驱动程序即可。 配置内核:执行make menuconfig

-> Device Drivers   -> Input device support     -> Generic input layer       -> Keyboards         <m>   GPIO Buttons

4.3 编译驱动

book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu$ cd linux-4.9.88 book@100ask:~/100ask_imx6ull-qemu/linux-4.9.88$ make modules

成功的话,可以得到:

drivers/input/keyboard/gpio_keys.ko

复制到如下目录:

$ cp drivers/input/keyboard/gpio_keys.ko ~/nfs_rootfs/

4.4 启动QEMU

在Ubuntu中执行:

$ cd ubuntu-18.04_imx6ul_qemu_system $ ./qemu-imx6ull-gui.sh

4.5 挂载NFS、实验

在QEMU中执行:

$ mount -t nfs -o nolock,vers=3 10.0.2.2:/home/book/nfs_rootfs /mnt $ insmod /mnt/gpio_keys.ko $ cat /proc/bus/input/devices   // 确认设备节点 $ hexdump /dev/input/event3

在QEMU的GUI界面操作:

DRV_05_GPIO按键驱动分析与使用

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