i.MX6ULL 驅(qū)動開發(fā)7—按鍵輸入捕獲與GPIO輸入配置與高低電平讀取

前面幾篇文章，從最基礎(chǔ)的寄存器點燈，到設備樹點燈，再到GPIO子系統(tǒng)點燈，一步步了解嵌入式Linux開發(fā)的各種點燈原理。

點燈用到的都是GPIO的輸出功能，這篇，通過按鍵的使用，來學習GPIO輸入功能的使用。

1 硬件介紹

1.1 板子上按鍵原理圖

先來看原理圖，我板子上有4個按鍵sw1~sw4:

1.1.1 SW1

SW1是板子的系統(tǒng)復位按鍵，不可編程使用

1.1.2 SW2、SW3

SW2：SNVS_TAMPER1，GPIO5_1

平時是低電平，按下去是高電平。

SW3：ONOFF

它也是系統(tǒng)級的按鍵，用于長按進行開關(guān)機。

1.1.3 SW4

SW4是BOOT_MODE1腳，用來進行串行燒錄模式切換，需要再與復位鍵配合使用。

本篇僅測試按鍵功能，因此可以該按鍵。

1.1.4 使用其中2個按鍵

板子上這4個按鍵的功能特性如下表：

本實驗使用SW2和SW4這兩個按鍵來進行實驗。

2 軟件編寫

2.1 修改設備樹文件

2.1.1 修改iomuxc節(jié)點

修改imx6ull-myboard.dts，在iomuxc節(jié)點的imx6ull-evk字節(jié)點下創(chuàng)建一個名為pinctrl_key的子節(jié)點，節(jié)點內(nèi)容如下：

pinctrl_key: keygrp { 
    fsl,pins = < 
        MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01    0x3080 /* SW2 */
        MX6ULL_PAD_BOOT_MODE1__GPIO5_IO11      0xF080 /* SW4 */
    >; 
};

這部分是對引腳進行配置，這兩個引腳的定義是在imx6ull-pinfunc-snvs.h文件中：

引腳宏定義后面的值，是對引腳功能的配置：

SW2：0x3080，即0011 0000 1000 0000

SW4：0xF080，即1000 0000 1000 0000

對照之前講解GPIO的PAD寄存器的配置，根據(jù)兩個按鍵的實際電路配置上拉或下拉。

/*
*bit 16:0 HYS關(guān)閉
*bit [15:14]: [00]下拉 [01]47k上拉 [10]100k上拉 [11]22k上拉 <---
*bit [13]: [0]kepper功能 [1]pull功能
*bit [12]: [0]pull/keeper-disable [1]pull/keeper-enable
*bit [11]: 0 關(guān)閉開路輸出
*bit [10:8]: 00 保留值
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 000 輸出disable <---
*bit [2:1]: 00 保留值
*bit [0]: 0 低轉(zhuǎn)換率
*/

注：SW4 (MX6ULL_PAD_BOOT_MODE1__GPIO5_IO11)這個GPIO，在設備中實際已經(jīng)被其它設備(spi4)使用了。

在imx6ull-myboard.dts的300多行處，有：

pinctrl_spi4: spi4grp {
 fsl,pins = <
     MX6ULL_PAD_BOOT_MODE0__GPIO5_IO10        0x70a1
     MX6ULL_PAD_BOOT_MODE1__GPIO5_IO11        0x70a1
     MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07      0x70a1
     MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08      0x80000000
     >;
};

理論上我們應該把這里的配置給注釋掉，因為1個IO是不能同時進行2種功能的。由于本次實驗不使用spi4，暫且也先不管它，看看會有什么影響，如果影響了本實驗，再給把這里的配置給注掉。

2.1.2 添加key節(jié)點

在根節(jié)點下創(chuàng)建名為key的按鍵節(jié)點，內(nèi)容如下：

key { 
    #address-cells = <1>; 
    #size-cells = <1>; 
    compatible = "myboard-key"; 
    pinctrl-names = "default"; 
    pinctrl-0 = <&pinctrl_key>; 
    key1-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;   /* SW2 */
    key2-gpio = <&gpio5 11 GPIO_ACTIVE_LOW>;   /* SW4 */
    status = "okay"; 
}; 

2.2 編寫按鍵驅(qū)動程序

按鍵驅(qū)動，也屬于字符設備驅(qū)動，和之前的字符設備驅(qū)動的框架一樣，主要的修改點在按鍵的硬件初始化配置已經(jīng)按鍵的讀取。

新建一個key-Bsp.c

2.2.1 按鍵的硬件初始化

初始化的流程，就是使用OF函數(shù)來從設備樹中獲取key節(jié)點，然后使用GPIO子系統(tǒng)的API函數(shù)，將GPIO配置為輸入。

static int keyio_init(void)
{
    keydev.nd = of_find_node_by_path("/key");
    if (keydev.nd== NULL) 
    {
        return -EINVAL;
    }

    keydev.key1_gpio = of_get_named_gpio(keydev.nd ,"key1-gpio", 0);
    keydev.key2_gpio = of_get_named_gpio(keydev.nd ,"key2-gpio", 0);
    if ((keydev.key1_gpio < 0)||(keydev.key2_gpio < 0))
    {
        printk("can't get key\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    printk("key1_gpio=%d, key2_gpio=%d\r\n", keydev.key1_gpio, keydev.key2_gpio);

    /* 初始化key所使用的IO */
    gpio_request(keydev.key1_gpio, "key1");    /* 請求IO */
    gpio_request(keydev.key2_gpio, "key2");    /* 請求IO */
    gpio_direction_input(keydev.key1_gpio);    /* 設置為輸入 */
    gpio_direction_input(keydev.key2_gpio);    /* 設置為輸入 */
    return 0;
}

2.2.2 讀取按鍵的值

讀取按鍵的值，也是GPIO子系統(tǒng)的API函數(shù)來讀取。讀取到按鍵的值后，將該值傳遞出來給應用層使用，注意這里使用了原子操作的方式atomic_set和atomic_read實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入和讀取。

/* 定義按鍵值 */
#define KEY1VALUE      0X01    /* 按鍵值       */
#define KEY2VALUE      0X02    /* 按鍵值       */
#define INVAKEY        0X00    /* 無效的按鍵值 */

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->key1_gpio) == 1)         /* key1按下 */
    {
        printk("get key1: high\r\n");
        while(gpio_get_value(dev->key1_gpio));       /* 等待按鍵釋放 */
        atomic_set(&dev->keyvalue, KEY1VALUE);
    }
    else if (gpio_get_value(dev->key2_gpio) == 0)    /* key2按下 */
    {
        printk("get key2: low\r\n");
        while(!gpio_get_value(dev->key2_gpio));      /* 等待按鍵釋放 */
        atomic_set(&dev->keyvalue, KEY2VALUE);
    }
    else
    {
        atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY);        /* 無效的按鍵值 */
    }

    value = atomic_read(&dev->keyvalue);
    ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));
    return ret;
}

2.3 編寫按鍵應用程序

新建一個key-App.c

按鍵的應用層程序，主要就通過驅(qū)動程序提供的按鍵讀取接口，來循環(huán)讀取按鍵的值，并在按鍵按下時，將按鍵的值打印出來。

/* 定義按鍵值 */
#define KEY1VALUE   0X01
#define KEY2VALUE   0X02
#define INVAKEY     0X00

int 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];

    /* 打開key驅(qū)動 */
    fd = open(filename, O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
        return -1;
    }

    /* 循環(huán)讀取按鍵值數(shù)據(jù)！ */
    while(1)
    {
        read(fd, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
        if (keyvalue == KEY1VALUE)
        {
            printf("KEY1 Press, value = %#X\r\n", keyvalue);
        }
        else if (keyvalue == KEY2VALUE)
        {
            printf("KEY2 Press, value = %#X\r\n", keyvalue);
        }
    }

    ret= close(fd); /* 關(guān)閉文件 */
    if(ret < 0)
    {
        printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
        return -1;
    }
    return 0;
}

3 實驗測試

3.1 編譯程序

3.1.1 編譯設備樹

編譯設備樹文件，并將編譯出的dtb文件復制到啟動文件夾：

網(wǎng)絡方式啟動開發(fā)板，查看key節(jié)點：

3.1.2 編譯按鍵驅(qū)動程序

3.1.3 編譯按鍵應用程序

3.2 測試

3.3 查看CPU占用率

先Ctrl+C結(jié)束掉此按鍵進程，然后使用如下指令來后臺運行按鍵程序：

./key-App /dev/key &

然后再使用指令：

top

來查看CPU是使用情況。從下圖可以看出，此時CPU的使用率是99.8%，全被按鍵檢查程序占用了，因為按鍵程序中有個while循環(huán)在一直讀取按鍵的值。

使用指令：

ps

查看按鍵的進程號，如下圖為149，再使用：

kill -9 149

來殺掉按鍵進程，然后再使用top指令查看，可以看到CPU的使用率又變回了0。

實際的按鍵使用中，一般不會使用本篇的這種持續(xù)檢測導致CPU占滿的方式，本篇只是先來介紹GPIO的輸入功能的使用，后續(xù)會使用更加高效的按鍵檢測機制來實現(xiàn)按鍵檢測功能。

4 總結(jié)

本篇主要介紹了i.MX6ULL的按鍵檢測的使用，主要的知識點是設備樹的修改，以及GPIO的輸入配置與高低電平的讀取。