正点原子嵌入式linux驱动开发——Linux按键输入

在前几篇笔记之中都是使用的GPIO输出功能，还没有用过GPIO输入功能，本章就来学习一下如果在Linux下编写GPIO输入驱动程序。正点原子STM32MP1开发板上有三个按键，就使用这些按键来完成GPIO输入驱动程序，同时利用原子操作来对按键值进行保护。

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。所以要对其进行保护，对于整形变量而言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！

硬件原理图分析

开发板上有三个按键：KEY0、KEY1和WK_UP，原理图如下图所示：

从上图可以看出，按键KEY0 、KEY1和WK_UP这三个按键分别连接到正点原子STM32MP1开发板的PG3、PH7和PA0这三个IO上。本节只用到KEY0这个按键，从上图可以看出，KEY0接了一个10K的上拉电阻，因此KEY0没有按下的时候PG3应该是
高电平，当KEY0按下以后PG3就是低电平。

实验程序编写

修改设备树文件

在根节点“/”下创建KEY节点，命名为“key”，节点内容如下：

示例代码29.3.1.1 创建KEY节点 
1 key { 
2     compatible = "alientek,key"; 
3     status = "okay"; 
4     key-gpio = <&gpiog 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; 
5 };
1
2
3
4
5
6

按键驱动程序编写

这里总体跟驱动LED的结构是类似的。

首先在设备结构体key_dev中，定义一个原子变量atomic_t的keyvalue。

在初始化函数keyio_init中，与之前的区别就是在最后调用gpio_direction_input设定gpio为输入模式。

key_open中，只要调用keyio_init初始化按键。

key_read中，通过gpio_get_value来读取IO口当前电平，如果读到0，也就是低电平，在维持高电平，也就是按键持续按下进入while循环等待释放，释放后设置atomic_set为KEY0VALUE(0XF0)。然后通过atomic_read读取原子变量。

在mykey_init中，调用(atomic_t)ATOMIC_INIT(0)初始化原子变量，然后通过atomic_set设置原子变量为INVAKEY(0X00)。

编写测试APP

这里就是在open这个字符设备之后，在while死循环中，read值，以此来判断按键是否按下。

运行测试

编译驱动程序和测试APP

编译驱动程序

把Makefile的obj-m改成key.o，然后“make”就可以了。

编译测试APP

可以通过如下命令编译keyApp.c：

运行测试

将上一小节编译出来的key.ko和keyApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/5.4.31目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/5.4.31中，输入如下命令加载key.ko驱动模块：

加载成功后通过如下命令来测试：

按下开发板上的KEY0，keyApp就会过去并输出案件信息，如下图所示：

从上图可以看出，当按下KEY0以后就会打印出“KEY0 Press, value = 0XF0”表示按键按下。但是可能会发现，有时候按下一次KEY0但是会输出好几行“KEY0 Press, value = 0XF0”，这是因为代码没有做按键消抖处理。

如果要卸载驱动可以使用如下命令：

总结

按键输入和之前的LED驱动是很相似的，只是在驱动之中要换成gpio_direction_input表示这个GPIO是输入的。然后使用原子变量的时候是在key_read之中，通过原子变量控制读操作不会产生并发竞争。