i.MX6ULL学习笔记：GPIO按键输入捕获

掌握GPIO的输入输出是必备技能，这篇推文继续来学习操作GPIO，这篇主要学习GPIO的输入，通过使用按键进行GPIO输入实验。

|硬件

写驱动前先看看具体的硬件，资料来源于野火公开文件，更多资料请自行访问野火官网查询：

开发板上的四个按键功能如下图所示，选择KEY按键来进行按键输入实验：

|驱动

1、准备驱动文件：

2、远程连接ubuntu并打开设备树和驱动文件夹：

3、在设备树中添加 pinctrl 节点

GPIO的相关配置可以在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h文件中找到对应的宏定义：

在设备树中添加节点：

pinctrl_key: keygrp {
  fsl,pins = <
    MX6UL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0xF080 /* key */ 
  >;
};

相关解析：

/*PAD寄存器的配置说明*/
0xF080，即1000 0000 1000 0000


/*
*bit 16:0 HYS关闭
*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 关闭开路输出
*bit [10:8]: 00 保留值
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 000 输出disable <---
*bit [2:1]: 00 保留值
*bit [0]: 0 低转换率
*/

4、在设备树中添加KEY设备节点

key {
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <1>;
  compatible = "atkalpha-key";
  pinctrl-names = "default";
  pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
  key-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
  status = "okay";
};

下图所示：

5、编译设备树并把生成的文件复制到对应位置

6、编写对应的驱动

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


/* 添加头文件 */
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_CNT      1    /* 设备号个数 */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


/* 定义按键值 */
#define KEY0VALUE 0XF0 /* 按键值 */
#define INVAKEY 0X00 /* 无效的按键值 */


/* chrdevbase 设备结构体 */
struct newchr_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 newchr_dev chrdevbase;/* 自定义字符设备 */


/*
* @description : key 硬件初始化
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int key_hal_init(void)
{
  /* 设置 LED 所使用的 GPIO */
  /* 1、获取设备节点：key */
  chrdevbase.nd = of_find_node_by_path("/key");
  if(chrdevbase.nd == NULL) {
    printk("chrdevbase node cant not found!
");
    return -EINVAL;
  } else {
    printk("chrdevbase node has been found!
");
  }


  /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 KEY 所使用的 KEY 编号 */
  chrdevbase.key_gpio = of_get_named_gpio(chrdevbase.nd, "key-gpio", 0);
  if(chrdevbase.key_gpio < 0) {
    printk("can't get key-gpio");
    return -EINVAL;
  }
  printk("key-gpio num = %d
", chrdevbase.key_gpio);


  /* 3、初始化 key 所使用的 IO */
  gpio_request(chrdevbase.key_gpio, "key0"); /* 请求 IO */
  gpio_direction_input(chrdevbase.key_gpio); /* 设置为输入 */


  return 0;
}


/*
 * @description    : 打开设备
 * @param - inode   : 传递给驱动的inode
 * @param - filp   : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
 *             一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return       : 0 成功;其他 失败
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]chrdevbase open!
");
  filp->private_data = &chrdevbase; /* 设置私有数据 */
  return 0;
}


/*
 * @description    : 从设备读取数据 
 * @param - filp   : 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt   : 要读取的数据长度
 * @param - offt   : 相对于文件首地址的偏移
 * @return       : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int ret = 0;
  unsigned char value;
  struct newchr_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 { /* 无效的按键值 */
    atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY);
  }


  value = atomic_read(&dev->keyvalue); /* 保存按键值 */
  ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));
  return ret;


  // printk("chrdevbase read!
");
  // return 0;
}


/*
 * @description    : 向设备写数据 
 * @param - filp   : 设备文件，表示打开的文件描述符
 * @param - buf   : 要写给设备写入的数据
 * @param - cnt   : 要写入的数据长度
 * @param - offt   : 相对于文件首地址的偏移
 * @return       : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  char writebuf[1];


  /* 接收用户空间传递给内核的数据并且打印出来 */
  retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
  printk("[BSP]kernel recevdata data:%d!
",writebuf[0]);


  // printk("chrdevbase write!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 关闭/释放设备
 * @param - filp   : 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失败
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]release!
");
  return 0;
}


/*
 * 设备操作函数结构体
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驱动入口函数 
 * @param     : 无
 * @return     : 0 成功;其他 失败
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 初始化硬件 */
  key_hal_init();


  /* 注册字符设备驱动 */
  /* 1、创建设备号 */
  if (chrdevbase.major) { /* 定义了设备号 */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 没有定义设备号 */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申请设备号 */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 获取主设备号 */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 获取次设备号 */
  }
  printk("newcheled major=%d,minor=%d
",chrdevbase.major,chrdevbase.minor);


  /* 2、初始化 cdev */
  chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops);


  /* 3、添加一个 cdev */
  cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);


  /* 4、创建类 */
  chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.class)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.class);
  }


  /* 5、创建设备 */
  chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.device)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.device);
  }


  return 0;
}


/*
 * @description  : 驱动出口函数
 * @param     : 无
 * @return     : 无
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注销字符设备 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 删除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注销设备号 */


  device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 销毁设备 */
  class_destroy(chrdevbase.class);/* 销毁类 */


  printk("[BSP]chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

7、编写应用层

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"


/* 定义按键值 */
#define KEY0VALUE 0XF0
#define INVAKEY 0X00


/*
 * @description    : main主程序
 * @param - argc   : argv数组元素个数
 * @param - argv   : 具体参数
 * @return       : 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd, retvalue;
  char *filename;
  unsigned char keyvalue;


  if(argc != 2){
    printf("[APP]Error Usage!
");
    return -1;
  }


  filename = argv[1];


  /* 打开驱动文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("[APP]Can't open file %s
", filename);
    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
", keyvalue);/* 按下 */
    }
  }


  /* 关闭设备 */
  retvalue = close(fd);
  if(retvalue < 0){
    printf("[APP]Can't close file %s
", filename);
    return -1;
  }


  return 0;
}

8、编译并把生成的文件复制到对应位置

9、测试应用

测试结果显示没有问题，能正常读取到按键按下时的键值，通过在应用层中轮询读取按键按下，当按键按下时立马打印出按键的键值。

审核编辑：汤梓红