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Linux按键输入实验

news 2025/9/2 7:02:15

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

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-alientek-

emmc.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 */ >; };

2、添加KEY设备节点

 key { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "atkalpha-key"; pinctrl-names = "default"; //可以有多个，这里只有一个pinctrl-0 = <&pinctrl_key>; //同上，有两个写为pinctrl-1key-gpio = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;    /* KEY0 */ status = "okay"; };

3、检查PIN是否被其他外设使用

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:

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：

#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>/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名  : key.c
作者    : 左忠凯
版本    : V1.0
描述    : Linux按键输入驱动实验
其他    : 无
论坛    : www.openedv.com
日志    : 初版V1.0 2019/7/18 左忠凯创建
***************************************************************/#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       */
};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)
{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;
}/** @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;unsigned char 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 {                                 /* 无效的按键值 */atomic_set(&dev->keyvalue, INVAKEY);}value = atomic_read(&dev->keyvalue);    /* 保存按键值   */ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));return ret;
}/* 设备操作函数 */ 
static struct file_operations key_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = key_open, .read = key_read, 
}; /* * @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);    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; 
} /* * @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("zuozhongkai");

第36~46行，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。

第56~74行，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。

第83~94行，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。

第104~120行，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。第110行读取按键IO的电平，如果为0的话就表示按键按下了，如果按键按下的话第

111行就等待按键释放。按键释放以后标记按键值为

第135~171 行，驱动入口函数，第138行调用atomic_set函数初始化原子变量默认为无效

值。

第178~186行，驱动出口函数。

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。

2.3 编写测试APP

#include "stdio.h" 
#include "unistd.h" 
#include "sys/types.h" 
#include "sys/stat.h" 
#include "fcntl.h" 
#include "stdlib.h" 
#include "string.h" /*************************************************************** 
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 
文件名   : keyApp.c 
作者     : 左忠凯 
版本     : V1.0 
描述     : 按键输入测试应用程序 
其他     : 无 
使用方法 ：./keyApp /dev/key   
论坛     : www.openedv.com 
日志     : 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建 
***************************************************************/ /* 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; unsigned char 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; 
}

驱动加载成功以后如下命令来测试：