【正点原子Linux连载】第四十九章 Linux按键输入实验 -摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

1）实验平台：正点原子阿尔法Linux开发板 2）平台购买地址：https://item.taobao.com/item.htm?id=603672744434 2）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-300792-1-1.html 3）对正点原子Linux感兴趣的同学可以加群讨论：935446741 4）关注正点原子公众号，获取最新资料更新

第四十九章 Linux按键输入实验

在前几章我们都是使用的GPIO输出功能，还没有用过GPIO输入功能，本章我们就来学习一下如果在Linux下编写GPIO输入驱动程序。I.MX6U-ALPHA开发板上有一个按键，我们就使用此按键来完成GPIO输入驱动程序，同时利用第四十七章讲的原子操作来对按键值进行保护。

49.1 Linux下按键驱动原理 按键驱动和LED驱动原理上来讲基本都是一样的，都是操作GPIO，只不过一个是读取GPIO的高低电平，一个是从GPIO输出高低电平。本章我们实现按键输入，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。在这里，这个保存按键值的变量就是个共享资源，驱动程序要向其写入按键值，应用程序要读取按键值。所以我们要对其进行保护，对于整形变量而言我们首选的就是原子操作，使用原子操作对变量进行赋值以及读取。Linux下的按键驱动原理很简单，接下来开始编写驱动。 注意，本章例程只是为了演示Linux下GPIO输入驱动的编写，实际中的按键驱动并不会采用本章中所讲解的方法，Linux下的input子系统专门用于输入设备！ 49.2 硬件原理图分析 本章实验硬件原理图参考15.2小节即可。 49.3 实验程序编写 本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 2、Linux驱动例程-> 11_key。 49.3.1 修改设备树文件 1、添加pinctrl节点 I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY使用了UART1_CTS_B这个PIN，打开imx6ull-alientek-emmc.dts，在iomuxc节点的imx6ul-evk子节点下创建一个名为“pinctrl_key”的子节点，节点内容如下所示：

示例代码49.3.1.1 按键pinctrl节点
1 pinctrl_key: keygrp {
2     fsl,pins = ;
5 };

第3行，将GPIO_IO18这个PIN复用为GPIO1_IO18。 
2、添加KEY设备节点
在根节点“/”下创建KEY节点，节点名为“key”，节点内容如下：

示例代码49.3.1.2 创建KEY节点
1 key {
2     #address-cells = ;
3     #size-cells = ;
4     compatible = "atkalpha-key";
5     pinctrl-names = "default";
6     pinctrl-0 = ;
7     key-gpio = ; 		/* KEY0 */
8     status = "okay";
9 };

第6行，pinctrl-0属性设置KEY所使用的PIN对应的pinctrl节点。
第7行，key-gpio属性指定了KEY所使用的GPIO。
3、检查PIN是否被其他外设使用
在本章实验中蜂鸣器使用的PIN为UART1_CTS_B，因此先检查PIN为UART1_CTS_B这个PIN有没有被其他的pinctrl节点使用，如果有使用的话就要屏蔽掉，然后再检查GPIO1_IO18这个GPIO有没有被其他外设使用，如果有的话也要屏蔽掉。
设备树编写完成以后使用“make dtbs”命令重新编译设备树，然后使用新编译出来的imx6ull-alientek-emmc.dtb文件启动Linux系统。启动成功以后进入“/proc/device-tree”目录中查看“key”节点是否存在，如果存在的话就说明设备树基本修改成功(具体还要驱动验证)，结果如图49.3.1.1所示：

图46.3.1.1 key子节点 49.3.2 按键驱动程序编写 设备树准备好以后就可以编写驱动程序了，新建名为“11_key”的文件夹，然后在11_key文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“key”。工程创建好以后新建key.c文件，在key.c里面输入如下内容： 示例代码49.3.2.1 key.c文件代码

1   #include 
2   #include 
3   #include 
4   #include 
5   #include 
6   #include 
7   #include 
8   #include 
9   #include 
10  #include 
11  #include 
12  #include 
13  #include 
14  #include 
15  #include 
16  #include 
17  #include 
18  /***************************************************************
19  Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
20  文件名 	: key.c
21  作者  	: 左忠凯
22  版本   	: V1.0
23  描述   	: Linux按键输入驱动实验
24  其他   	: 无
25  论坛   	: www.openedv.com
26  日志   	: 初版V1.0 2019/7/18 左忠凯创建
27  ***************************************************************/
28  #define KEY_CNT       	1       		/* 设备号个数  	*/
29  #define KEY_NAME        	"key"   	/* 名字       	*/
30  
31  /* 定义按键值 */
32  #define KEY0VALUE       	0XF0    	/* 按键值     	*/
33  #define INVAKEY         	0X00    	/* 无效的按键值	*/
34  
35  /* key设备结构体 */
36  struct key_dev{
37      dev_t devid;            	/* 设备号     	*/
38      struct cdev cdev;       	/* cdev     	*/
39      struct class *class;    	/* 类      		*/
40      struct device *device;  	/* 设备    		*/
41      int major;              	/* 主设备号   	*/
42      int minor;              	/* 次设备号   	*/
43      struct device_node  *nd;	/* 设备节点 		*/
44      int key_gpio;           	/* key所使用的GPIO编号        */
45      atomic_t keyvalue;      	/* 按键值     	*/  
46  };
47  
48  struct key_dev keydev;      	/* key设备 */
49  
50  /*
51   * @description 	: 初始化按键IO，open函数打开驱动的时候
52   *                	  初始化按键所使用的GPIO引脚。
53   * @param       	: 无
54   * @return      	: 无
55   */
56  static int keyio_init(void)
57  {
58      keydev.nd = of_find_node_by_path("/key");
59      if (keydev.nd== NULL) {
60          return -EINVAL;
61      }
62      
63      keydev.key_gpio = of_get_named_gpio(keydev.nd ,"key-gpio", 0);
64      if (keydev.key_gpio private_data = &keydev;   /* 设置私有数据 		*/
87  
88      ret = keyio_init();             	/* 初始化按键IO 	*/
89      if (ret private_data;
109 
110     if (gpio_get_value(dev->key_gpio) == 0) {	/* key0按下 	*/
111         while(!gpio_get_value(dev->key_gpio));	/* 等待按键释放 	*/
112         atomic_set(&dev->keyvalue, KEY0VALUE);
113     } else {                                        	/* 无效的按键值 	*/
114         atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY);
115     }
116 
117     value = atomic_read(&dev->keyvalue);      	/* 保存按键值 	*/
118     ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));
119     return ret;
120 }
121 
122 
123 /* 设备操作函数 */
124 static struct file_operations key_fops = {
125     .owner = THIS_MODULE,
126     .open = key_open,
127     .read = key_read,
128 };
129 
130 /*
131  * @description 	: 驱动入口函数
132  * @param       	: 无
133  * @return      	: 无
134  */
135 static int __init mykey_init(void)
136 {
137     /* 初始化原子变量 */
138     atomic_set(&keydev.keyvalue, INVAKEY);
139 
140     /* 注册字符设备驱动 	*/
141     /* 1、创建设备号 	*/
142     if (keydev.major) {     		/*  定义了设备号 	*/
143         keydev.devid = MKDEV(keydev.major, 0);
144         register_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT, KEY_NAME);
145     } else {                        /* 没有定义设备号 	*/
146         alloc_chrdev_region(&keydev.devid, 0, KEY_CNT, KEY_NAME);   
147         keydev.major = MAJOR(keydev.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
148         keydev.minor = MINOR(keydev.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
149     }
150     
151     /* 2、初始化cdev */
152     keydev.cdev.owner = THIS_MODULE;
153     cdev_init(&keydev.cdev, &key_fops);
154     
155     /* 3、添加一个cdev */
156     cdev_add(&keydev.cdev, keydev.devid, KEY_CNT);
157 
158     /* 4、创建类 */
159     keydev.class = class_create(THIS_MODULE, KEY_NAME);
160     if (IS_ERR(keydev.class)) {
161         return PTR_ERR(keydev.class);
162     }
163 
164     /* 5、创建设备 */
165     keydev.device = device_create(keydev.class, NULL, keydev.devid, 
NULL, KEY_NAME);
166     if (IS_ERR(keydev.device)) {
167         return PTR_ERR(keydev.device);
168     }
169     
170     return 0;
171 }
172 
173 /*
174  * @description	: 驱动出口函数
175  * @param       	: 无
176  * @return      	: 无
177  */
178 static void __exit mykey_exit(void)
179 {
180     /* 注销字符设备驱动 */
181     cdev_del(&keydev.cdev);								/*  删除cdev */
182     unregister_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT); /* 注销设备号 */
183 
184     device_destroy(keydev.class, keydev.devid);
185     class_destroy(keydev.class);
186 }
187 
188 module_init(mykey_init);
189 module_exit(mykey_exit);
190 MODULE_LICENSE("GPL");
191 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

第36~46行，结构体key_dev为按键的设备结构体，第45行的原子变量keyvalue用于记录按键值。
第56~74行，函数keyio_init用于初始化按键，从设备树中获取按键的gpio信息，然后设置为输入。将按键的初始化代码提取出来，将其作为独立的一个函数有利于提高程序的模块化设计。
第83~94行，key_open函数通过调用keyio_init函数来始化按键所使用的IO，应用程序每次打开按键驱动文件的时候都会初始化一次按键IO。
第104~120行，key_read函数，应用程序通过read函数读取按键值的时候此函数就会执行。第110行读取按键IO的电平，如果为0的话就表示按键按下了，如果按键按下的话第111行就等待按键释放。按键释放以后标记按键值为KEY0VALUE。
第135~171	行，驱动入口函数，第138行调用atomic_set函数初始化原子变量默认为无效值。
第178~186行，驱动出口函数。
key.c文件代码很简单，重点就是key_read函数读取按键值，要对keyvalue进行保护。

49.3.3 编写测试APP 新建名为keyApp.c的文件，然后输入如下所示内容： 示例代码49.3.2.2 keyApp.c文件代码

1  #include "stdio.h"
2  #include "unistd.h"
3  #include "sys/types.h"
4  #include "sys/stat.h"
5  #include "fcntl.h"
6  #include "stdlib.h"
7  #include "string.h"
8  /***************************************************************
9  Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
10 文件名  	: keyApp.c
11 作者    	: 左忠凯
12 版本    	: V1.0
13 描述    	: 按键输入测试应用程序
14 其他    	: 无
15 使用方法	：./keyApp /dev/key  
16 论坛    	: www.openedv.com
17 日志    	: 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建
18 ***************************************************************/
19 
20 /* 定义按键值 */
21 #define KEY0VALUE    	0XF0
22 #define INVAKEY      	0X00
23 
24 /*
25  * @description  	: main主程序
26  * @param - argc  	: argv数组元素个数
27  * @param - argv  	: 具体参数
28  * @return        	: 0 成功;其他 失败
29  */
30 int main(int argc, char *argv[])
31 {
32  	int fd, ret;
33  	char *filename;
34  	unsigned char keyvalue;
35  
36  	if(argc != 2){
37      	printf("Error Usage!\r\n");
38      	return -1;
39  	}
40 
41  	filename = argv[1];
42 
43  	/* 打开key驱动 */
44  	fd = open(filename, O_RDWR);
45  	if(fd