RK3568笔记三十七：按键驱动实验（设备树）

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一、编程思路

程序编写的主要内容为添加 key 的设备树节点、在驱动程序中使用 of 函数获取设备节点中的属性，编写测试应用程序。

• 首先向设备树添加 key 设备节点。

• 其次编写平台设备驱动框架，主要包驱动入口函数、驱动注销函数、平台设备结构体定义 三部分内容。

• 实现.probe 函数，对 key 进行设备注册和初始化。

• 实现字符设备操作函数集，这里主要实现.read操作。

• 编写测试应用程序，读取按键值

二、按键原理

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。

开发板上的按键都是采用 ADC 驱动的，而 RK3568 的 ADC 引脚不能复用为 GPIO。所以 不能直接使用按键来完成本实验，这里使用GPIO3_C5来测试。

默认情况下 GPIO3_C5 是低电平，所以我们通过使用杜邦线将图 13.2.1 中 GPIO3_C5 这个 引脚接到 VCC 上的方式来模拟按键按下。也就是模拟按键按下，GPIO3_C5 为高电平，松开按 键为低电平。

三、编写设备树

修改的两个文件，一是rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi， 二是rk3568-pinctrl.dtsi.

rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi

key {
		compatible = "yifeng,key";
		pinctrl-0 = <&key_gpio>;
		pinctrl-names = "yifeng,key";
		key-gpio = <&gpio3 RK_PC5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		status = "okay";
	};

rk3568-pinctrl.dtsi

在最后面添加,仿写GPIO

key-gpios {
		/omit-if-no-ref/
		key_gpio: key-pin {
			rockchip,pins =
				<3 RK_PC5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
		};
	};

修改完成两个文件后，需要重新编译kernel并烧写boot.img .

烧写完成以后启动开发板。Linux 启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有key节点

四、驱动程序

1、key.c

#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>


#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  */

/* 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 		*/	
};

static struct key_dev keydev;		/* key设备 */

/*
 * @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)
{
	int ret;
	const char *str;
	
	/* 设置LED所使用的GPIO */
	/* 1、获取设备节点：keydev */
	keydev.nd = of_find_node_by_path("/key");
	if(keydev.nd == NULL) {
		printk("keydev node not find!\r\n");
		return -EINVAL;
	}

	/* 2.读取status属性 */
	ret = of_property_read_string(keydev.nd, "status", &str);
	if(ret < 0) 
	    return -EINVAL;

	if (strcmp(str, "okay"))
        return -EINVAL;
    
	/* 3、获取compatible属性值并进行匹配 */
	ret = of_property_read_string(keydev.nd, "compatible", &str);
	if(ret < 0) {
		printk("keydev: Failed to get compatible property\n");
		return -EINVAL;
	}

    if (strcmp(str, "yifeng,key")) {
        printk("keydev: Compatible match failed\n");
        return -EINVAL;
    }

	/* 4、 获取设备树中的gpio属性，得到KEY0所使用的KYE编号 */
	keydev.key_gpio = of_get_named_gpio(keydev.nd, "key-gpio", 0);
	if(keydev.key_gpio < 0) {
		printk("can't get key-gpio");
		return -EINVAL;
	}
	printk("key-gpio num = %d\r\n", keydev.key_gpio);

	/* 5.向gpio子系统申请使用GPIO */
	ret = gpio_request(keydev.key_gpio, "KEY0");
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "keydev: Failed to request key-gpio\n");
        return ret;
	}

	/* 6、设置GPIO2_D4输入模式 */
	ret = gpio_direction_input(keydev.key_gpio);
	if(ret < 0) {
		printk("can't set gpio!\r\n");
		return ret;
	}
	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 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;
}

/*
 * @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) == 1) { 		/* 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;
}

/*
 * @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;
}

/*
 * @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)
{
	struct key_dev *dev = filp->private_data;
	gpio_free(dev->key_gpio);
	
	return 0;
}

/* 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,
};

/*
 * @description	: 驱动入口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init mykey_init(void)
{
	int ret;
	/* 1、初始化原子变量    */
	keydev.keyvalue= (atomic_t)ATOMIC_INIT(0);

	/* 2、原子变量初始值为INVAKEY */
	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);
		ret = register_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT, KEY_NAME);
		if(ret < 0) {
			pr_err("cannot register %s char driver [ret=%d]\n", KEY_NAME, KEY_CNT);
			return -EIO;
		}
	} else {						/* 没有定义设备号 */
		ret = alloc_chrdev_region(&keydev.devid, 0, KEY_CNT, KEY_NAME);	/* 申请设备号 */
		if(ret < 0) {
			pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", KEY_NAME, ret);
			return -EIO;
		}
		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 */
	}
	printk("keydev major=%d,minor=%d\r\n",keydev.major, keydev.minor);	
	
	/* 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);
	if(ret < 0)
		goto del_unregister;
		
	/* 4、创建类 */
	keydev.class = class_create(THIS_MODULE, KEY_NAME);
	if (IS_ERR(keydev.class)) {
		goto del_cdev;
	}

	/* 5、创建设备 */
	keydev.device = device_create(keydev.class, NULL, keydev.devid, NULL, KEY_NAME);
	if (IS_ERR(keydev.device)) {
		goto destroy_class;
	}
	return 0;

destroy_class:
	device_destroy(keydev.class, keydev.devid);
del_cdev:
	cdev_del(&keydev.cdev);
del_unregister:
	unregister_chrdev_region(keydev.devid, KEY_CNT);
	return -EIO;
}

/*
 * @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 */
	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);
}

module_init(mykey_init);
module_exit(mykey_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("YIFENG");
MODULE_INFO(intree, "Y");

程序采用的是原子操作，不建议使用，实际中的按键驱动有专门的input输入子系统。后续会测试。

2、makefile

KERNELDIR := /home/alientek/rk3568_linux_sdk/kernel
ARCH=arm64
CROSS_COMPILE=/opt/atk-dlrk356x-toolchain/usr/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-

export  ARCH  CROSS_COMPILE

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) clean

编译：

make

把生成的key.ko上传到

五、应用程序

keyApp.c

#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, 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;
}

编译：

/opt/atk-dlrk356x-toolchain/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-gcc keyApp.c -o keyApp

六、测试

把ko文件和应用程序上传到开发板。

# 加载驱动
insmod key.ko 

# 测试
 ./keyApp /dev/key 

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