掌握GPIO的輸入輸出是必備技能，這篇推文繼續來學習操作GPIO，這篇主要學習GPIO的輸入，通過使用按鍵進行GPIO輸入實驗。

|硬件

寫驅動前先看看具體的硬件，資料來源于野火公開文件，更多資料請自行訪問野火官網查詢：

開發板上的四個按鍵功能如下圖所示，選擇KEY按鍵來進行按鍵輸入實驗：

|驅動

1、準備驅動文件：

2、遠程連接ubuntu并打開設備樹和驅動文件夾：

3、在設備樹中添加 pinctrl 節點

GPIO的相關配置可以在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h文件中找到對應的宏定義：

在設備樹中添加節點：

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

相關解析：

/*PAD寄存器的配置說明*/
0xF080，即1000 0000 1000 0000


/*
*bit 16:0 HYS關閉
*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 關閉開路輸出
*bit [10:8]: 00 保留值
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 000 輸出disable <---
*bit [2:1]: 00 保留值
*bit [0]: 0 低轉換率
*/

4、在設備樹中添加KEY設備節點

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";
};

下圖所示：

5、編譯設備樹并把生成的文件復制到對應位置

6、編寫對應的驅動

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


/* 添加頭文件 */
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_CNT      1    /* 設備號個數 */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


/* 定義按鍵值 */
#define KEY0VALUE 0XF0 /* 按鍵值 */
#define INVAKEY 0X00 /* 無效的按鍵值 */


/* chrdevbase 設備結構體 */
struct newchr_dev{
  dev_t devid;       /* 設備號 */
  struct cdev cdev;     /* cdev */
  struct class *class;   /* 類 */
  struct device *device;   /* 設備 */
  int major;         /* 主設備號 */
  int minor;         /* 次設備號 */
  struct device_node *nd; /* 設備節點 */
  int key_gpio; /* key 所使用的 GPIO 編號 */
  atomic_t keyvalue; /* 按鍵值 */
};


struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定義字符設備 */


/*
* @description : key 硬件初始化
* @param : 無
* @return : 無
*/
static int key_hal_init(void)
{
  /* 設置 LED 所使用的 GPIO */
  /* 1、獲取設備節點：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、 獲取設備樹中的 gpio 屬性，得到 KEY 所使用的 KEY 編號 */
  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"); /* 請求 IO */
  gpio_direction_input(chrdevbase.key_gpio); /* 設置為輸入 */


  return 0;
}


/*
 * @description    : 打開設備
 * @param - inode   : 傳遞給驅動的inode
 * @param - filp   : 設備文件，file結構體有個叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時候將private_data指向設備結構體。
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]chrdevbase open!
");
  filp->private_data = &chrdevbase; /* 設置私有數據 */
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設備讀取數據 
 * @param - filp   : 要打開的設備文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回給用戶空間的數據緩沖區
 * @param - cnt   : 要讀取的數據長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節數，如果為負值，表示讀取失敗
 */
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)); /* 等待按鍵釋放 */
    atomic_set(&dev->keyvalue, KEY0VALUE);
  } else { /* 無效的按鍵值 */
    atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY);
  }


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


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


/*
 * @description    : 向設備寫數據 
 * @param - filp   : 設備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設備寫入的數據
 * @param - cnt   : 要寫入的數據長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節數，如果為負值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  char writebuf[1];


  /* 接收用戶空間傳遞給內核的數據并且打印出來 */
  retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
  printk("[BSP]kernel recevdata data:%d!
",writebuf[0]);


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


/*
 * @description    : 關閉/釋放設備
 * @param - filp   : 要關閉的設備文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]release!
");
  return 0;
}


/*
 * 設備操作函數結構體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅動入口函數 
 * @param     : 無
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 初始化硬件 */
  key_hal_init();


  /* 注冊字符設備驅動 */
  /* 1、創建設備號 */
  if (chrdevbase.major) { /* 定義了設備號 */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 沒有定義設備號 */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申請設備號 */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 獲取主設備號 */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 獲取次設備號 */
  }
  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、添加一個 cdev */
  cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);


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


  /* 5、創建設備 */
  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  : 驅動出口函數
 * @param     : 無
 * @return     : 無
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設備 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 刪除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注銷設備號 */


  device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 銷毀設備 */
  class_destroy(chrdevbase.class);/* 銷毀類 */


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


/* 
 * 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


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

7、編寫應用層

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


/* 定義按鍵值 */
#define KEY0VALUE 0XF0
#define INVAKEY 0X00


/*
 * @description    : main主程序
 * @param - argc   : argv數組元素個數
 * @param - argv   : 具體參數
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
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];


  /* 打開驅動文件 */
  fd  = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("[APP]Can't open file %s
", filename);
    return -1;
  }


  /* 循環讀取按鍵值數據！*/
  while(1) {
    read(fd, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
    if (keyvalue == KEY0VALUE) { /* KEY0 */
      printf("KEY0 Press, value = %#X
", keyvalue);/* 按下 */
    }
  }


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


  return 0;
}

8、編譯并把生成的文件復制到對應位置

9、測試應用

測試結果顯示沒有問題，能正常讀取到按鍵按下時的鍵值，通過在應用層中輪詢讀取按鍵按下，當按鍵按下時立馬打印出按鍵的鍵值。