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
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！
2：实验程序编写
2.1：修改设备树文件
2.1.1：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-alientekemmc.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：
pinctrl_key: keygrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18 0xF080 /* KEY0 */
>;
};
第 3 行，将 GPIO_IO18 这个 PIN 复用为 GPIO1_IO18。电气属性为oxF080
2.1.2：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：
key {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-key";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* KEY0 */
status = "okay";
};
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。
2.1.3：检查 PIN 是否被其他外设使用（其实就是搜一下gpio1 18和MX6UL_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18 对应屏蔽）
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：
make dtbs
2.2: 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：
2.2.1:头文件添加（14+3）
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>2.2.2：设备名、设备数量及宏定义
#define KEY_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define KEY_NAME "key" /* 名字 */
/* 定义按键值 */
#define KEY0VALUE 0XF0 /* 按键值 */
#define INVAKEY 0X00 /* 无效的按键值 */2.2.3：key设备结构体
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。
/* key设备结构体 */
struct key_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 key_dev keydev; /* key设备 */2.2.4:按键初始化功能函数类似于led_switch
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。
/*
* @description : 初始化按键IO，open函数打开驱动的时候
* 初始化按键所使用的GPIO引脚。
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int keyio_init(void)
{
keydev.nd = of_find_node_by_path("/key");
if (keydev.nd== NULL) {
return -EINVAL;
}
keydev.key_gpio = of_get_named_gpio(keydev.nd ,"key-gpio", 0);
if (keydev.key_gpio < 0) {
printk("can't get key0\r\n");
return -EINVAL;
}
printk("key_gpio=%d\r\n", keydev.key_gpio);
/* 初始化key所使用的IO */
gpio_request(keydev.key_gpio, "key0"); /* 请求IO */
gpio_direction_input(keydev.key_gpio); /* 设置为输入 */
return 0;
}平常不是放在入口函数里吗，这次单独拎出来了，比如
2.2.5： 设备操作四件套
2.2.5.1：打开设备
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。
/*
* @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 key_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
int ret = 0;
filp->private_data = &keydev; /* 设置私有数据 */
ret = keyio_init(); /* 初始化按键IO */
if (ret < 0) {
return ret;
}
return 0;
}
2.2.5.2：读取设备
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。读取按键 IO 的电平，如果为 0 的话就表示按键按下了，如果按键按下的话就等待按键释放。按键释放以后标记按键值为 KEY0VALUE
/*
* @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 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->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 {
atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY); /* 无效的按键值 */
}
value = atomic_read(&dev->keyvalue);
ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));
return ret;
}2.2.5.3：写入设备
/*
* @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 key_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}2.2.5.4：关闭设备
/*
* @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 key_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}2.2.6：设备操作函数结构体
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations key_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = key_open,
.read = key_read,
.write = key_write,
.release = key_release,
};2.2.7：驱动注册注销两件套之驱动入口、出口函数
2.2.7.1：驱动入口函数
驱动入口函数，调用 atomic_set 函数初始化原子变量默认为无效 值。
/*
* @description : 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init mykey_init(void)
{
/* 初始化原子变量 */
atomic_set(&keydev.keyvalue, INVAKEY);
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if (keydev.major) { /* 定义了设备号 */
keydev.devid = MKDEV(keydev.major, 0);
register_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT, KEY_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&keydev.devid, 0, KEY_CNT, KEY_NAME); /* 申请设备号 */
keydev.major = MAJOR(keydev.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
keydev.minor = MINOR(keydev.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
/* 2、初始化cdev */
keydev.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&keydev.cdev, &key_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&keydev.cdev, keydev.devid, KEY_CNT);
/* 4、创建类 */
keydev.class = class_create(THIS_MODULE, KEY_NAME);
if (IS_ERR(keydev.class)) {
return PTR_ERR(keydev.class);
}
/* 5、创建设备 */
keydev.device = device_create(keydev.class, NULL, keydev.devid, NULL, KEY_NAME);
if (IS_ERR(keydev.device)) {
return PTR_ERR(keydev.device);
}
return 0;
}相当于把驱动入口和出口跟外设的初始化分离开了，驱动入口只做注册设备，出口只做注销设备
2.2.7.2：驱动出口函数
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit mykey_exit(void)
{
/* 注销字符设备驱动 */
gpio_free(keydev.key_gpio);
cdev_del(&keydev.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(keydev.class, keydev.devid);
class_destroy(keydev.class);
}
2.2.8：调用入口出口函数
module_init(mykey_init);
module_exit(mykey_exit);2.2.9：许可证及作者
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
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。
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：
3.1：头文件添加（7件套）
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"3.2：宏定义
/* 定义按键值 */
#define KEY0VALUE 0XF0
#define INVAKEY 0X00
3.3：main函数
循环读取/dev/key 文件，也就是循环读取按键值，并且将按键值打印出来。（轮询式）
/*
* @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, ret;
char *filename;
int keyvalue;
if(argc != 2){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开key驱动 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
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\r\n", keyvalue); /* 按下 */
}
}
ret= close(fd); /* 关闭文件 */
if(ret < 0){
printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
return 0;
}
4：运行测试
4.1：Makefile文件编写
KERNELDIR :=/home/zhulinux/linux/alientek_linux/linux
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := key.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean4.2：编译测试 APP
在名为Compiletest.sh的shell脚本内 ，将fun改变为 "key"即可，运行shell脚本
#!/bin/bash
#把dts编译的dtb文件拷贝到 tftpboot目录下
cp -r ~/linux/alientek_linux/linux/arch/arm/boot/dts/imx6ull_alientek_emmc.dtb ~/linux/tftpboot/ -f
fun="key"
funko="${fun}.ko"
funoApp="${fun}App"
funcApp="${fun}App.c"
if [ -f "./$funoApp" ]; then
echo "文件存在，正在删除..."
rm "./$funoApp"
echo "文件已删除"
else
echo "文件不存在，不执行删除操作。"
fi
arm-linux-gnueabihf-gcc $funcApp -o $funoApp
sudo cp $funko $funoApp ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -fmake
./Compiletest.sh 
5：运行测试
重启开发板，进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 atomic.ko 驱动模块：
第一次modprobe安装驱动都要depmod一下
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe key.ko //加载驱动
驱动加载成功以后如下命令来测试：
./keyApp /dev/key
按下开发板上的 KEY0 按键，keyApp 就会获取并且输出按键信息
从图 49.4.2.2 可以看出，当我们按下 KEY0 以后就会打印出“KEY0 Press, value = 0XF0”， 表示按键按下。但是大家可能会发现，有时候按下一次 KEY0 但是会输出好几行“KEY0 Press, value = 0XF0”，这是因为我们的代码没有做按键消抖处理。 如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：
rmmod key.ko
本文仅在记录学习正点原子imx6ull-mini开发板的过程，不做他用。
