4412开发板学习之Linux驱动开发（八）：GPIO读操作与按键轮询实现
GPIO读操作与按键轮询实现
- GPIO读操作
- 硬件
- 查找对应IO口
- 寄存器配置
- 软件
- 需要的函数
- 注册设备
- 代码及分析
- 实验效果
- 按键轮询实现
- 原理分析
- 硬件
- 软件
- 用到的函数
- 先前准备工作
- 代码及分析
- 实验效果
- 总结
GPIO读操作
前面我们使用GPIO来控制IO口，点亮了LED灯，当然，IO口是可以有多种配置的，输入输出是最基本的两种，今天我们就来尝试一下GPIO的输入操作，我们使用4412开发板上的3、4号拨码开关来实现
硬件
查找对应IO口
可以看出3、4号分别为AP_SLEEP、XEINT6
经过查阅原理图、手册我们可以找到以下的对应关系
- AP_SLEEP->GPC0_3->EXYNOS4_GPC0(3)
- XEINT6->GPX0_6->EXYNOS4_GPX0(6)
按键上就有下拉电阻，所以向内为低电平，向外为高电平
寄存器配置
1、设置为输入状态
2、读DAT寄存器
3、既不上拉也不下拉
以下为配置、数据、上下拉寄存器
软件
需要的函数
- gpio_request申请GPIO
- s3c_gpio_cfgpin初始化GPIO S3C_GPIO_INPUT
- gpio_get_value读值
- s3c_gpio_setpull设置上下拉S3C_GPIO_PULL_NONE
- gpio_free释放GPIO
注册设备
注册设备这个是很重要的一个点，但是它也是很简单的，我们需要修改iTop4412的平台文件、字符驱动的Kconfig
vim arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c
添加已下两处
#ifdef CONFIG_GPIO_READ_CTL
struct platform_device s3c_device_gpio_read_ctl = {.name = "gpio_read_ctl",.id = -1,
};
#endif
#ifdef CONFIG_GPIO_READ_CTL&s3c_device_gpio_read_ctl,
#endif
vim drivers/char/Kconfig
添加
config GPIO_READ_CTLbool "Enable GPIO_READ config"default yhelpEnable GPIO_READ config
然后make menuconfig
接着make zImage
最后将生成的zImage烧录到开发板
代码及分析
驱动代码
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
/*driver register*/
#include <linux/platform_device.h>/*注册杂项设备头文件*/
#include <linux/miscdevice.h>
/*注册设备节点的文件结构体*/
#include <linux/fs.h>/*Linux中申请GPIO的头文件*/
#include <linux/gpio.h>
/*三星平台的GPIO配置函数头文件*/
/*GPIO配置参数宏定义头文件*/
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <mach/gpio.h>
/*三星平台4412平台，GPIO宏定义头文件*/
#include <mach/gpio-exynos4.h>#define DRIVER_NAME "gpio_read_ctl"
#define DEVICE_NAME "gpio_read_ctl_dev"//设备名
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("GYY");static int gpio_read_open(struct inode * pinode , struct file * pfile )
{printk(KERN_EMERG "gpio_read OPEN !!\n");return 0;
}static int gpio_read_release(struct inode * pinode, struct file * pfile)
{printk(KERN_EMERG "gpio_read RELEASE !!\n");return 0;
}
/*应用中通过ioctl来获取管脚电平*/
static long gpio_read_ioctl(struct file * pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{int ret;printk("cmd is %d ,arg is %d\n",cmd,arg);//参数cmd可以是0或1if(cmd > 1){printk(KERN_EMERG "cmd is 0 or 1 \n");return 0;}if(arg > 1){printk(KERN_EMERG "arg is only 1 \n");return 0;}/*cmd为0返回AP_SLEEP->GPC0_3->EXYNOS4_GPC0(3),SWITCH3*/if(cmd==0){ret = gpio_get_value(EXYNOS4_GPC0(3));}/*cmd为0返回XEINT6->GPX0_6->EXYNOS4_GPX0(6),SWITCH4*/else if(cmd==1){ret = gpio_get_value(EXYNOS4_GPX0(6));}return ret;
}static struct file_operations gpio_read_ops = {.owner = THIS_MODULE,.open = gpio_read_open,.release = gpio_read_release,.unlocked_ioctl = gpio_read_ioctl,};static struct miscdevice gpio_read_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//自动分配设备号.name = DEVICE_NAME,//设备名.fops = &gpio_read_ops,
};static int gpio_read_probe (struct platform_device *pdv){int ret;printk(KERN_EMERG "\tinitialized\n");/*申请GPIO*/ret = gpio_request(EXYNOS4_GPC0(3),"SWITCH 3");if(ret < 0){printk(KERN_EMERG "gpio_request EXYNOS4_GPC0(3) failed\n");return ret;}else{/*设置为输入*/s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPC0(3),S3C_GPIO_INPUT);/*不上拉不下拉*/s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPC0(3),S3C_GPIO_PULL_NONE);}/*申请GPIO*/ret = gpio_request(EXYNOS4_GPX0(6),"SWITCH 4");if(ret < 0){printk(KERN_EMERG "gpio_request EXYNOS4_GPX0(6) failed\n");return ret;}else{/*设置为输入*/s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX0(6),S3C_GPIO_INPUT);/*不上拉不下拉*/s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX0(6),S3C_GPIO_PULL_NONE);} /*生成设备节点*/misc_register(&gpio_read_dev);return 0;
}static int gpio_read_remove (struct platform_device *pdv){printk(KERN_EMERG "\tremove\n");misc_deregister(&gpio_read_dev);return 0;
}static void gpio_read_shutdown (struct platform_device *pdv){}static int gpio_read_suspend (struct platform_device *pdv,pm_message_t state){return 0;
}static int gpio_read_resume (struct platform_device *pdv){return 0;
}struct platform_driver gpio_read_driver = {.probe = gpio_read_probe,.remove = gpio_read_remove,.shutdown = gpio_read_shutdown,.suspend = gpio_read_suspend,.resume = gpio_read_resume,.driver = {.name = DRIVER_NAME,.owner = THIS_MODULE,}
};static int gpio_read_init(void)
{int DriverState;printk(KERN_EMERG "GPIO_READ enter!\n");DriverState=platform_driver_register(&gpio_read_driver);printk(KERN_EMERG "\t%d\n",DriverState);return 0;
}static void gpio_read_exit(void)
{printk(KERN_EMERG "GPIO_READ exit!\n");platform_driver_unregister(&gpio_read_driver);
}module_init(gpio_read_init);
module_exit(gpio_read_exit);
驱动代码分析
这个驱动程序和杂项驱动点灯的代码没有太大的变化，在probe函数中我们完成了对GPIO的申请与初始化，我们首先调用 gpio_request() 来申请GPIO，接下来通过调用 s3c_gpio_cfgpin() 来初始化IO为输入模式，最后调用 **s3c_gpio_setpull()**设置IO口既不上拉也不下拉
在ioctl函数中我们完成了对IO口的读操作，当应用程序调用ioctl时将会读出两个开关的电平
应用程序代码
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>int main(int argc,char **argv)
{int fd,cmd=0;char *read_node = "/dev/gpio_read_ctl_dev";char *cmd0 = "0";char *cmd1 = "1";printf("argv[1] is %s\n",argv[1]);if(strcmp(argv[1],cmd0)==0){cmd=0;}else if(strcmp(argv[1],cmd1)==0){cmd=1;}if((fd = open(read_node,O_RDWR|O_NDELAY))<0){printf("APP open %s failed\n",read_node);}else{printf("APP open %s success\n",read_node);printf("%d io value is %d\n",cmd,ioctl(fd,cmd,0));}close(fd);
}
应用程序代码分析
这个应用程序所做的事情很简单就是打开设备节点文件，然后根据命令读出对应开关的电平并打印
实验效果
安装模块
查看设备
可以看到生成了gpio_read_ctl_dev设备节点
执行应用程序
可以看到我们改变拨码开关的状态读出的电平发生了改变，符合我们的要求
按键轮询实现
原理分析
原理图如上图所示
不按下为高电平，按下为低电平
通过GPIO的输入电平来检测按键的变化
硬件
通过查找原理图和datasheet找到IO口的如下对应关系
- Home->UART_RING->GPX1_1->EXYNOS4_GPX1(1)
- back->SIM_DET->GPX1_2->EXYNOS4_GPX1(2)
- sleep->GYRO_INT->GPX3_3->EXYNOS4_GPX3(3)
- Vol±>KP_ROW1->GPX2_1->EXYNOS4_GPX2(1)
- Vol–>KP_ROW0->GPX2_0->EXYNOS4_GPX2(0)
软件
用到的函数
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *)
file_operations 结构体中的read函数，对应用户空间的read函数
unsigned long copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n)
将数据从内核空间拷贝到用户空间
参数1：用户空间目标地址
参数2：内核空间地址
参数3：要拷贝数据的数量
先前准备工作
当前内核这些IO口已被驱动占用，我们需要取消编译那个驱动
make menuconfig->device drivers->input device support->Keyboards ->去掉GPIO_button
接着在平台文件、Kconfig中注册设备添加pollkey，这个就和上面注册gpio_read_ctl是差不多的就不再赘述了
最后重新编译和烧录内核
代码及分析
驱动代码
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/platform_device.h>
//#include <mach/gpio-bank.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/regulator/consumer.h>
//#include "gps.h"
#include <linux/delay.h>
/*copy_to_user头文件*/
#include <asm/uaccess.h>#define DPRINTK(x...) printk("POLLKEY_CTL DEBUG:" x)/*驱动名*/
#define DRIVER_NAME "pollkey_ctl"/*按键IO数组*/
static int key_gpios[] = {EXYNOS4_GPX1(1),//HomeEXYNOS4_GPX1(2),//BackEXYNOS4_GPX3(3),//SleepEXYNOS4_GPX2(1),//Vol+EXYNOS4_GPX2(0)//Vol-
};int pollkey_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{DPRINTK("Device Opened Success!\n");return nonseekable_open(inode,filp);
}int pollkey_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{DPRINTK("Device Closed Success!\n");return 0;
}
/*关键驱动：按键扫描（read）函数*/
static ssize_t pollkey_read (struct file *pfile, char __user *buff, size_t size, loff_t * ppos)
{unsigned char key_value[5];//键值数组存放读取到的电平int i;if(size != sizeof(key_value)){return -1;}/*循环读五个IO口*/for(i=0;i<5;i++){key_value[i]=gpio_get_value(key_gpios[i]);}//将数据传递给用户空间copy_to_user(buff,key_value,sizeof(key_value));return 0;
}int pollkey_pm(bool enable)
{int ret = 0;printk("debug: pollkey PM return %d\r\n" , ret);return ret;
};static struct file_operations pollkey_ops = {.owner = THIS_MODULE,.open = pollkey_open,.release= pollkey_release,.read = pollkey_read,
};static struct miscdevice pollkey_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.fops = &pollkey_ops,.name = "pollkey_ctl_dev",
};static int pollkey_probe(struct platform_device *pdev)
{int ret, i;char *banner = "pollkey Initialize\n";printk(banner);for(i=0;i<5;i++){/*申请GPIO*/ret = gpio_request(key_gpios[i],"key_gpio");/*设置为输入*/s3c_gpio_cfgpin(key_gpios[i],S3C_GPIO_INPUT);/*不上拉不下拉*/s3c_gpio_setpull(key_gpios[i],S3C_GPIO_PULL_NONE);}ret = misc_register(&pollkey_dev);return 0;}static int pollkey_remove (struct platform_device *pdev)
{misc_deregister(&pollkey_dev); return 0;
}static int pollkey_suspend (struct platform_device *pdev, pm_message_t state)
{DPRINTK("pollkey suspend:power off!\n");return 0;
}static int pollkey_resume (struct platform_device *pdev)
{DPRINTK("pollkey resume:power on!\n");return 0;
}static struct platform_driver pollkey_driver = {.probe = pollkey_probe,.remove = pollkey_remove,.suspend = pollkey_suspend,.resume = pollkey_resume,.driver = {.name = DRIVER_NAME,.owner = THIS_MODULE,},
};static void __exit pollkey_exit(void)
{platform_driver_unregister(&pollkey_driver);
}static int __init pollkey_init(void)
{return platform_driver_register(&pollkey_driver);
}module_init(pollkey_init);
module_exit(pollkey_exit);MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");驱动代码分析
我们使用了一个数组来存放五个IO口，在probe函数中我们完成了对IO口的初始化，在pollkey_read函数中是最为关键的工作，我们用一个数组来存放五个IO口的状态，读取完成后并将该数据拷贝到用户空间
应用程序代码
#include <stdio.h>#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>int main()
{int fd;char *read_key = "/dev/pollkey_ctl";unsigned char buffer[5];if((fd = open(read_key,O_RDWR|O_NDELAY))<0){printf("APP open %s failed\n",read_key);return -1;}printf("APP open %s success\n",read_key);while(1){/*从文件中读取数据到buffer数组*/read(fd,buffer,sizeof(buffer));if(!buffer[0]||!buffer[1]||!buffer[2]||!buffer[3]||!buffer[4]){if(!buffer[0])printf("KEY:HOME\n");else if(!buffer[1])printf("KEY:BACK\n");else if(!buffer[2])printf("KEY:SLEEP\n");else if(!buffer[3])printf("KEY:VOL+\n");else if(!buffer[4])printf("KEY:VOL-\n");}}close(fd);
}应用程序代码分析
在打开设备节点文件后，调用read函数读取数据到buffer数组，然后我们检测buffer数组中是否有0（按键按下为0，即有没有按键被按下），如果有按键按下，我们则进一步判断是哪个按键被按下并打印信息
实验效果
安装模块
生成了设备节点
执行应用程序
所以当按键按下时打印出了对应的按键名
总结
使用查询的方式处理按键效率很低，占用CPU过高
应使用中断、异步通信、休眠等方式
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