【嵌入式Linux驱动开发】十三、GPIO按键中断驱动程序编写

   这个世界是由概率学统治的，所以每一个成功的人，都应该心怀疚歉和感恩，致敬和他们一样野心聪明勤奋坚持，却没有得到概率女神青睐的人们。

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零、写在前面的话

  停更的这段时间，一直在快马加鞭的干毕设论文，初稿最近刚完成，还需要再完善。毕业前的最后一岗，希望自己依然可以站的完美。停更的期间，博客访问量也在下降，不知道能不能实现毕业前100w的愿望了。

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  在上一节，我们详细学习了《Linux开发中的中断》，这一节我们我们就来实际操练一下！
  在实际开发中，对于GPIO按键，我们并不需要去写驱动程序，使用内核自带的驱动程序
drivers/input/keyboard/gpio_keys.c 就可以，实际需要做的只是修改设备树指定引脚及键值。
  但是学习还是要从头写按键驱动，特别是如何使用中断。因为中断是引入其他基础知识的前提，后面的内容都离不开中断：休眠-唤醒、 POLL 机制、异步通知、定时器、中断的线程化处理。这些基础知识是更复杂的驱动程序的基础要素，以后的复杂驱动也就是对硬件操作的封装彼此不同，但是用到的基础编程知识是一样的。

一、按键驱动框架

1.1 LED驱动回顾

  对于 LED， APP 调用 open 函数导致驱动程序的 led_open 函数被调用。在里面，把 GPIO配置为输出引脚。安装驱动程序后并不意味着会使用对应的硬件，而 APP 要使用对应的硬件，必须先调用 open 函数。所以建议在驱动程序的 open 函数中去设置引脚。
  APP 继续调用 write 函数传入数值， 在驱动程序的 led_write 函数根据该数值去设置 GPIO的数据寄存器，从而控制 GPIO 的输出电平。
  怎么操作寄存器？从芯片手册得到对应寄存器的物理地址，在驱动程序中使用 ioremap函数映射得到虚拟地址。驱动程序中使用虚拟地址去访问寄存器。

1.2 按键驱动编写思路

编写按键驱动最简单的方法 - 查询方式

二、编程

2.1 设备树相关

查看原理图确定按键使用的引脚，再在设备树中添加节点，在节点里指定中断信息。例子如下：

gpio_keys_100ask {
	compatible = "100ask,gpio_key";
	gpios = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH
			 &gpio4 14 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&key1_pinctrl
				 &key2_pinctrl>;
};

2.1.1 编写设备树

• 1、根据原理图确定引脚

• 2、由NXP引脚设置工具生成设备树信息

• 3、全局搜索查看上述设置的IO管脚是否有其他复用，有则禁止掉！

2.2 驱动代码相关

首先要获得中断号，

参考上一节《【嵌入式Linux驱动开发】十二、一文带你了解Linux开发中的中断》；

然后编写中断处理函数，

最后 request_irq

2.2.1 编写驱动程序

• 1、从设备树中获得GPIO

count = of_gpio_count(node);
for (i = 0; i < count; i++)
	gpio_keys_100ask[i].gpio = of_get_gpio_flags(node, i, &flag);

• 2、从GPIO中获得中断号

gpio_keys_100ask[i].irq = gpio_to_irq(gpio_keys_100ask[i].gpio);

• 3、申请中断

err = request_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, "100ask_gpio_key", &gpio_keys_100ask[i]);

• 4、中断函数

static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{
	struct gpio_key *gpio_key = dev_id;
	int val;
	val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);
	printk("key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);
	return IRQ_HANDLED;
}

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忘了附上总的驱动程序了…

#include 

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


struct gpio_key{
	int gpio;
	struct gpio_desc *gpiod;
	int flag;
	int irq;
} ;

static struct gpio_key *gpio_keys_100ask;

static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{
	struct gpio_key *gpio_key = dev_id;
	int val;
	val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);
	

	printk("key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);
	
	return IRQ_HANDLED;
}

/* 1. 从platform_device获得GPIO
 * 2. gpio=>irq
 * 3. request_irq
 */
static int gpio_key_probe(struct platform_device *pdev)
{
	int err;
	struct device_node *node = pdev->dev.of_node;
	int count;
	int i;
	enum of_gpio_flags flag;
		
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

	count = of_gpio_count(node);
	if (!count)
	{
		printk("%s %s line %d, there isn't any gpio available\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
		return -1;
	}

	gpio_keys_100ask = kzalloc(sizeof(struct gpio_key) * count, GFP_KERNEL);
	for (i = 0; i < count; i++)
	{
		gpio_keys_100ask[i].gpio = of_get_gpio_flags(node, i, &flag);
		if (gpio_keys_100ask[i].gpio < 0)
		{
			printk("%s %s line %d, of_get_gpio_flags fail\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
			return -1;
		}
		gpio_keys_100ask[i].gpiod = gpio_to_desc(gpio_keys_100ask[i].gpio);
		gpio_keys_100ask[i].flag = flag & OF_GPIO_ACTIVE_LOW;
		gpio_keys_100ask[i].irq  = gpio_to_irq(gpio_keys_100ask[i].gpio);
	}

	for (i = 0; i < count; i++)
	{
		err = request_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, "100ask_gpio_key", &gpio_keys_100ask[i]);
	}
        
    return 0;
    
}

static int gpio_key_remove(struct platform_device *pdev)
{
	//int err;
	struct device_node *node = pdev->dev.of_node;
	int count;
	int i;

	count = of_gpio_count(node);
	for (i = 0; i < count; i++)
	{
		free_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, &gpio_keys_100ask[i]);
	}
	kfree(gpio_keys_100ask);
    return 0;
}


static const struct of_device_id ask100_keys[] = {
    { .compatible = "100ask,gpio_key" },
    { },
};

/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver gpio_keys_driver = {
    .probe      = gpio_key_probe,
    .remove     = gpio_key_remove,
    .driver     = {
        .name   = "100ask_gpio_key",
        .of_match_table = ask100_keys,
    },
};

/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init gpio_key_init(void)
{
    int err;
    
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	
    err = platform_driver_register(&gpio_keys_driver); 
	
	return err;
}

/* 3. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数
 *     卸载platform_driver
 */
static void __exit gpio_key_exit(void)
{
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

    platform_driver_unregister(&gpio_keys_driver);
}


/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */

module_init(gpio_key_init);
module_exit(gpio_key_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");