基于Tiny4412的Linux按键输入子系统驱动的实现（一）-蒲公英云

本文主要包含的章节：
一、前期的准备工作
二、Linux输入子系统的简单介绍
三、基于输入子系统的按键驱动的实现

一、前期的准备工作
1、基本的开发环境
交叉开发环境： Ubuntu12.04
Linux内核版本： Linux-3.0.86
GUI系统： Qtopia2.2.0
开发板：友善之臂的Tiny4412（Cortex-A9）
2、内核的配置
由于默认的内核在初始化时已经将按键对应的GPIO口添加到平台设备当中，每当内核启动的时候这几个按键都会自动去请求中断，导致中断被占用。所以在编写自己的按键输入子系统驱动之前，要注释掉这个平台设备。
这个平台设备对应的代码在内核中位置是：arch\arm\mach-exynos\mach-tiny4412.c，对应的行数为：2968，代码如下所示：

static struct platform_device tiny4412_input_device = {
    .name    = GPIO_EVENT_DEV_NAME,
    .id        = 0,
    .dev    = {
        .platform_data = &tiny4412_input_data,
    },
};
  对这个文件进行修改，将 mach-tiny4412.c的3315行注释掉即可。

二、Linux输入子系统的简单介绍
1、输入子系统
常见的输入设备有按键、键盘、鼠标、触摸屏等，它们的工作原理虽然都各不相同，但是工作机制却是相似的。一般来讲都是通过触发中断，然后让CPU来读取键值、坐标值等。显然，在这些工作中，只有中断、读键值、坐标值等是设备相关的，而输入事件的缓冲区管理以及字符设备驱动的VFS（Virtual File System）接口对输入设备是通用的。所以，内核把这些输入事件相似的地方给抽象了出来，设计出了输入子系统。
2、核心函数
核心函数在内核的位置：drivers\input\input.c 和 include\linux\input.h
2.1 分配、释放一个输入设备

struct input_dev *input_allocate_device(void)
void input_free_device(struct input_dev *dev)
   2.2 注册、注销输入设备
int input_register_device(struct input_dev *dev)
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
   2.3 报告输入事件的接口
void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)
/* 报告键值 */
static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
/* 报告相对坐标 */
static inline void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
/* 报告绝对坐标 */
static inline void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
/* 报告同步事件 */
static inline void input_sync(struct input_dev *dev)
    **3、输入子系统驱动的一般编写步骤**  
       a、分配一个input\_dev结构体  
       b、设置input\_dev结构体  ：  支持哪类事件， 支持该类事件中的那些事件  
       c、注册input\_dev结构体  
       d、硬件相关的操作  ： 中断申请，定时器的设置等

三、基于输入子系统的按键驱动的实现
3.1 Tiny4412开发板上的按键电路原理图
Center
通过对原理图进行分析，可以看出当按键松开的时候IO口对应的是高电平，当按键按下的时候对应的是低电平。按键对应的GPIO是：
* XEINT26——GPX3_2

   \* XEINT27----GPX3\_3   
   \* XEINT28----GPX3\_4    
   \* XEINT29----GPX3\_5  
   如下图所示：

Center 1

  **  3.2 按键输入子系统驱动的编写**  
    3.2.1 分配一个名为buttons\_dev的input\_dev结构体
buttons_dev = input_allocate_device();
if(!buttons_dev)
{
    printk("input_allocate_device error!\n");
    return -ENOMEM;
}
   3.2.2 设置buttons\_dev结构体
/* 2.1、支持哪类事件 */
set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
set_bit(EV_REP, buttons_dev->evbit);
/* 2.2、支持该类事件中的那些事件 */
for(i = 0; i < sizeof(buttons_desc)/sizeof(buttons_desc[0]); i++)
{
    set_bit(buttons_desc[i].key_code, buttons_dev->keybit);
}
   3.2.3 注册这个结构体
input_register_device(buttons_dev);
   3.2.4 硬件相关的操作
/* 4、硬件相关的操作 
*      为每个按键申请一个中断，共用中断处理函数
*      按键触发方式为双边沿触发
*/
for(i = 0; i < sizeof(buttons_desc)/sizeof(buttons_desc[0]); i++)
{
    irq = gpio_to_irq(buttons_desc[i].gpio);
    request_irq(irq, yl_buttons_irq, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, buttons_desc[i].name, (void*)&buttons_desc[i]);    
}
   在硬件操作的核心是请求中断，中断的核心是 yl\_buttons\_irq 这个函数，这个函数的代码如下所示：
/* 按键中断处理程序 */
static irqreturn_t yl_buttons_irq(int irq, void *devid)
{
    struct yl_buttons_desc *buttons_desc = (struct yl_buttons_desc *)devid;
    int pinval = gpio_get_value(buttons_desc->gpio);
    if(pinval == 1)    /* 判断按键是按下还是松开 */
    {
        /* 松开 */
        input_event(buttons_dev, EV_KEY, buttons_desc->key_code, 0);
        input_sync(buttons_dev);
    }
    else
    {
        /* 按下 */
        input_event(buttons_dev, EV_KEY, buttons_desc->key_code, 1);
        input_sync(buttons_dev);
    }
    return IRQ_HANDLED;
}
    当发生按键中断时将触发按键中断程序，根据获得的对应按键的值来确定按键是按下还是松开，然后分别进行事件上报和事件同步。

附录：本节实现的按键输入子系统的完整代码如下所示。

/* 包含的头文件 */
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/map.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <mach/regs-clock.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
/* 输入子系统需要的头文件 */
#include <linux/input.h>
/**    按键映射:
  *        XEINT26        ----    GPX3_2
  *        XEINT27        ----    GPX3_3
  *        XEINT28        ----    GPX3_4
  *        XEINT29        ----    GPX3_5
  */
/* 定义一个结构体用来对输入按键进行描述 */
struct yl_buttons_desc{
    int  gpio;        // 表示对于的按键的引脚
    char *name;        // 表示对应的按键请求中断时的中断名
    int  key_code;    // 表示按键在输入子系统中对应的键值
};
/* 定义一个描述按键的数组 */
static struct yl_buttons_desc buttons_desc[] = {
        {EXYNOS4_GPX3(2), "yl_buttons_L",           KEY_L},
        {EXYNOS4_GPX3(3), "yl_buttons_S",          KEY_S},
        {EXYNOS4_GPX3(4), "yl_buttons_ENTER",       KEY_ENTER},
        {EXYNOS4_GPX3(5), "yl_buttons_LEFTSHIFT", KEY_LEFTSHIFT},
};
/* 定义一个输入子系统的结构体指针变量 */
static struct input_dev *buttons_dev;
/* 按键中断处理程序 */
static irqreturn_t yl_buttons_irq(int irq, void *devid)
{
    struct yl_buttons_desc *buttons_desc = (struct yl_buttons_desc *)devid;
    int pinval = gpio_get_value(buttons_desc->gpio);
    if(pinval == 1)    /* 判断按键是按下还是松开 */
    {
        /* 松开 */
        input_event(buttons_dev, EV_KEY, buttons_desc->key_code, 0);
        input_sync(buttons_dev);
    }
    else
    {
        /* 按下 */
        input_event(buttons_dev, EV_KEY, buttons_desc->key_code, 1);
        input_sync(buttons_dev);
    }
    return IRQ_HANDLED;
}
/* 入口函数 */
static int __init yl_buttons_init(void)
{
    int irq;
    int i;
    /* 1、分配一个input_dev结构体 */
    buttons_dev = input_allocate_device();
    if(!buttons_dev)
    {
        printk("input_allocate_device error!\n");
        return -ENOMEM;
    }
    /* 2、设置input_dev结构体 */
    /* 2.1、支持哪类事件 */
    set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
    set_bit(EV_REP, buttons_dev->evbit);
    /* 2.2、支持该类事件中的那些事件 */
    for(i = 0; i < sizeof(buttons_desc)/sizeof(buttons_desc[0]); i++)
    {
        set_bit(buttons_desc[i].key_code, buttons_dev->keybit);
    }
    /* 3、注册input_dev结构体 */
    input_register_device(buttons_dev);
    /* 4、硬件相关的操作 
     *      为每个按键申请一个中断，共用中断处理函数
     *      按键触发方式为双边沿触发
     */
    for(i = 0; i < sizeof(buttons_desc)/sizeof(buttons_desc[0]); i++)
    {
        irq = gpio_to_irq(buttons_desc[i].gpio);
        request_irq(irq, yl_buttons_irq, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, buttons_desc[i].name, (void*)&buttons_desc[i]);    
    }
    return 0;
}
/* 出口函数 */
static void __exit yl_buttons_exit(void)
{
    int irq;
    int i;
    /* 释放申请的按键中断 */
    for(i = 0; i < sizeof(buttons_desc)/sizeof(buttons_desc[0]); i++)
    {
        irq = gpio_to_irq(buttons_desc[i].gpio);
        free_irq(irq, (void*)&buttons_desc[i]);    
    }
    input_unregister_device(buttons_dev);
    input_free_device(buttons_dev);
}
module_init(yl_buttons_init);
module_exit(yl_buttons_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");