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android 物理按键

2015-08-14 19:35 330 查看
关键词:android   按键  矩阵按键 AD按键 

平台信息:

内核:linux2.6/linux3.0

系统:android/android4.0

平台:S5PV310(samsung exynos4210)

作者:xubin341719(欢迎转载,请注明作者)


一、硬件部分:

1、矩阵按键、IO按键、AD按键

    这个知识相对来说比较简单,不过上次真有一个网友不太清楚这个。所以这个基础部分我们在这里也说一下。

(1)、矩阵按键






记得上大学时学单片机时,这个矩阵按键还是个重点呢,上面的图还是AT89S52的片子,工作原理比较简单,通过行、列来确定是那个按键按下,比如说上图标号为1的键按下,IO(P1.7,P1.3)有电平变化,程序可以通过这里来判断是那一个键按下的,同理标号为2的按键按下IO(P1.4,P1.0)有电平变化。

    这样做程序上要从两个IO来判断是那个键按下,多了一个步骤,但是在硬件上有一个优势,就是如果按键比较多的时候比较节省IO口,比如说上面4x4 = 16,8个IO可以做16个按键,8x8=64,16个IO可以做64个按键。

优点:可以用少的IO来做多个按键,判断按键比较准确;

缺点:程序上相对IO按键来说多了一步。

(2)、IO按键

        这个就比较简单了,用一个IO口的高低电平来判断按键是否按下。

优点:程序、硬件电路都比较简单,判断按键比较准确;

缺点:IO有限、按键多时不太合适。比如矩阵按键16个IO可以表示64个按键,IO的话只有16个。

(3)、AD按键

        这个在之前在做电视的时候用的比较多一点。

        AD按键就是通过一个ADC接口,如下图所示,给一个VCC电压,比如说S1接地时AD接口得到的模拟电压值为ADC=0;当S2按下时,ADC= VCC/(R1+R2)*R2;这样就可以得到不同的ADC值,程序中在这里判断是那个按键按下。

优点:程序、硬件电路都比较简单,一个IO可以做多个按键;

缺点:AD按键有时候判断不准确,所以在程序中要多加检测AD值的次数。



2、S5PV310的矩阵按键

硬件原理图如下:



硬件接口说明:vol+,vol-,back,home,menu为1*5的矩阵键盘,芯片接口信息如下:



XGNSS_GPIO_3/KP_COL3

XGNSS_GPIO_4/KP_COL4

XGNSS_GPIO_5/KP_COL5

XGNSS_GPIO_6/KP_COL6

XGNSS_GPIO_7/KP_COL7



XEINT17/KP_ROW1

我们这里1*5= 5也没有节省多少IO呀?情况是这样的,我们的原理图是从三星开发板上参考过来的,开发板上按键本来多一点,可是我们用不了那么多,人家那样做比较合理。可是我们“偷懒”,硬件上不用改,软件上也不用改,从这一点也可以看出我们国内做技术这个行业的有点……不太深入呀,整天老板在催,可是我们在细节上做不太好呀。三星在IO矩阵也有专用接口,所以就“奢侈”一次,用1*5的矩阵来实现5个按键。

3、S5PV310的矩阵按键接口

看一下芯片上的专用接口,如下图,全用的话有点多。



关于专用接口的寄存器,这些寄存器我们后面要用得到的,按键的行、列信息会在这里面暂存的。



以S5PV310为例,驱动代码:samsung-keypad.c

软件部分:

总体流程图如下,这个是在触摸屏基础上改过来的,感觉流程都是这个样子的。中断触发,中断处理。



一、矩阵键行、列设定,和上报键值设定

在android-kernel-samsung-dev/arch/arm/mach-exynos/mach-smdkv310.c中

[cpp]
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static uint32_t smdkv310_keymap[] __initdata = {  
    /* KEY(row, col, keycode) */  
    KEY(0, 3, KEY_1), KEY(0, 4, KEY_2), KEY(0, 5, KEY_3),  
    KEY(0, 6, KEY_4), KEY(0, 7, KEY_5),  
    KEY(1, 3, KEY_A), KEY(1, 4, KEY_C), KEY(1, 5, KEY_E),  
    KEY(1, 6, KEY_B), KEY(1, 7, KEY_D)//(1)、键值初始化;  
};  
  
static struct matrix_keymap_data smdkv310_keymap_data __initdata = {  
    .keymap     = smdkv310_keymap,  
    .keymap_size    = ARRAY_SIZE(smdkv310_keymap),  
};  
static struct samsung_keypad_platdata smdkv310_keypad_data __in
4000
itdata = {  
    .keymap_data    = &smdkv310_keymap_data,  
    .rows       = 2,         //(2)、行、列设定,8行、2列,其实我们只用了5行、1列;  
    .cols       = 8,  
};  
static void __init smdkv310_machine_init(void)  
{  
    samsung_keypad_set_platdata(&smdkv310_keypad_data); //(3)、平台设备初始化;  
}  

(1)、KEY(row, col,keycode)

KEY这个宏在android-kernel-samsung-dev/include/linux/input/Matrix_keypad.h中实现:

[cpp]
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#define MATRIX_MAX_ROWS     32  
#define MATRIX_MAX_COLS         32  
#define KEY(row, col, val)  ((((row) & (MATRIX_MAX_ROWS - 1)) << 24) |\  
                 (((col) & (MATRIX_MAX_COLS - 1)) << 16) |\  
                 ((val) & 0xffff))  

keycode的值在android-kernel-samsung-dev/include/linux/input.h中有定义,如下:

[cpp]
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#define KEY_RESERVED        0  
#define KEY_ESC         1  
#define KEY_1           2  
#define KEY_2           3  
#define KEY_3           4  
#define KEY_4           5  
#define KEY_5           6  
#define KEY_6           7  
#define KEY_7           8  
#define KEY_8           9  
#define KEY_9           10  
#define KEY_0           11  
#define KEY_MINUS       12  
#define KEY_EQUAL       13  
#define KEY_BACKSPACE       14  
#define KEY_TAB         15  
#define KEY_Q           16  
#define KEY_W           17  
#define KEY_E           18  
#define KEY_R           19  
#define KEY_T           20  
#define KEY_Y           21  
#define KEY_U           22  

(2)、行列设定;

[cpp]
view plaincopy

.rows       = 2,         
.cols       = 8,  

(3)、平台设备初始化;

[cpp]
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samsung_keypad_set_platdata(&smdkv310_keypad_data)。  

二、上面设定的keycode键值和上层相对应

4.0.3_r1/device/samsung/smdkv310/samsung-keypad.kl中

[cpp]
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key 2     DPAD_UP               WAKE_DROPPED  
key 3     DPAD_CENTER           WAKE_DROPPED  
key 4     DPAD_DOWN             WAKE_DROPPED  
key 5     DPAD_RIGHT            WAKE_DROPPED  
key 6     DPAD_LEFT             WAKE_DROPPED  
key 18    VOLUME_DOWN       WAKE  
key 30    HOME                      WAKE_DROPPED  
key 32    MENU                      WAKE_DROPPED  
key 46    VOLUME_UP             WAKE  
key 48    BACK                      WAKE_DROPPED  
key 10    POWER                     WAKE  

总体对应图:

以KEY_A为例,KEY_A 30最终和上层的keypad.kl中的30 HOME相对应



三、矩阵键盘驱动程序分析

android-kernel-samsung-dev/drivers/input/keyboard/samsung-keypad.c

1、probe函数分析:

[cpp]
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static int __devinit samsung_keypad_probe(struct platform_device *pdev)  
{  
    const struct samsung_keypad_platdata *pdata;  
    const struct matrix_keymap_data *keymap_data;  
    struct samsung_keypad *keypad;  
    struct resource *res;  
    struct input_dev *input_dev;  
    unsigned int row_shift;  
    unsigned int keymap_size;  
    int error;  
    ………………  
    keymap_size = (pdata->rows << row_shift) * sizeof(keypad->keycodes[0]);  
  
    keypad = kzalloc(sizeof(*keypad) + keymap_size, GFP_KERNEL);  
    input_dev = input_allocate_device();  
    if (!keypad || !input_dev) {  
        error = -ENOMEM;  
        goto err_free_mem;  
    }  
  
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  
    if (!res) {  
        error = -ENODEV;  
        goto err_free_mem;  
    }  
  
    keypad->base = ioremap(res->start, resource_size(res));  
    if (!keypad->base) {  
        error = -EBUSY;  
        goto err_free_mem;  
    }  
    …………  
//(1)、input参数初始化;  
    keypad->input_dev = input_dev;  
    keypad->row_shift = row_shift;  
    keypad->rows = pdata->rows;  
    keypad->cols = pdata->cols;  
    init_waitqueue_head(&keypad->wait);  
  
    input_dev->name = pdev->name;  
    input_dev->id.bustype = BUS_HOST;  
    input_dev->dev.parent = &pdev->dev;  
    input_set_drvdata(input_dev, keypad);  
//(2)、打开、关闭函数;  
    input_dev->open = samsung_keypad_open;  
    input_dev->close = samsung_keypad_close;  
  
    input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);  
    if (!pdata->no_autorepeat)  
        input_dev->evbit[0] |= BIT_MASK(EV_REP);  
  
    input_set_capability(input_dev, EV_MSC, MSC_SCAN);  
  
    input_dev->keycode = keypad->keycodes;  
    input_dev->keycodesize = sizeof(keypad->keycodes[0]);  
    input_dev->keycodemax = pdata->rows << row_shift;  
  
    matrix_keypad_build_keymap(keymap_data, row_shift,  
            input_dev->keycode, input_dev->keybit);  
  
    keypad->irq = platform_get_irq(pdev, 0);  
    if (keypad->irq < 0) {  
        error = keypad->irq;  
        goto err_put_clk;  
    }  
//(3)、中断函数注册;   
    error = request_threaded_irq(keypad->irq, NULL, samsung_keypad_irq,  
            IRQF_ONESHOT, dev_name(&pdev->dev), keypad);  
    if (error) {  
        dev_err(&pdev->dev, "failed to register keypad interrupt\n");  
        goto err_put_clk;  
    }  
//(4)、input驱动注册。  
    error = input_register_device(keypad->input_dev);  
    if (error)  
        goto err_free_irq;  
  
    device_init_wakeup(&pdev->dev, pdata->wakeup);  
    platform_set_drvdata(pdev, keypad);  
    return 0;  
  
………………  
}  

(1)、input参数初始化;

(2)、打开、关闭函数;

[cpp]
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input_dev->open = samsung_keypad_open;  
static int samsung_keypad_open(struct input_dev *input_dev)  
{  
    struct samsung_keypad *keypad = input_get_drvdata(input_dev);  
    samsung_keypad_start(keypad);  
    return 0;  
}  
其实open函数调用samsung_keypad_start()函数,对按键的寄存器一些操作,如下面寄存器列表中的。  
static void samsung_keypad_start(struct samsung_keypad *keypad)  
{  
    unsigned int val;  
    /* Tell IRQ thread that it may poll the device. */  
    keypad->stopped = false;  
    clk_enable(keypad->clk);  
    /* Enable interrupt bits. */  
    val = readl(keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCON);  
    val |= SAMSUNG_KEYIFCON_INT_F_EN | SAMSUNG_KEYIFCON_INT_R_EN;  
    writel(val, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCON);  
    /* KEYIFCOL reg clear. */  
    writel(0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCOL);  
}  

(3)、中断函数注册;

[cpp]
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error=request_threaded_irq(keypad->irq,NULL, samsung_keypad_irq,IRQF_ONESHOT, dev_name(&pdev->dev), keypad);  

request_threaded_irq这个函数也许我们比较陌生,可是看下下面一个函数也许就不难理解了:

[cpp]
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static inline int __must_check  
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,  
        const char *name, void *dev)  
{  
    return request_threaded_irq(irq, handler, NULL, flags, name, dev);  
}  

这个函数跟中断的作用是一样的,keypad->irq= platform_get_irq(pdev, 0);于中段号,当有按键按下时,会跳到中断函数,samsung_keypad_irq中;
 (4)、input驱动注册,input驱动比较重要,触摸屏、按键、gsensor、battery等都是通过input子系统上报的。

 2、中断函数: samsung_keypad_irq分析,当有按键按下时,调用这个函数

[cpp]
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static irqreturn_t samsung_keypad_irq(int irq, void *dev_id)  
{  
    struct samsung_keypad *keypad = dev_id;  
  
    unsigned int row_state[SAMSUNG_MAX_COLS];  
    unsigned int val;  
    bool key_down;  
    do {  
        val = readl(keypad->base + SAMSUNG_KEYIFSTSCLR);  
        /* Clear interrupt. */  
//(1)、清除中断;  
        writel(~0x0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFSTSCLR);   
//(2)、扫描行列值,写入寄存器;  
    samsung_keypad_scan(keypad, row_state);  
//(3)、键值上报,这是函数的主要部分了;  
        key_down = samsung_keypad_report(keypad, row_state);  
//(4)、延时去抖动;   
        if (key_down)  
            wait_event_timeout(keypad->wait, keypad->stopped,  
                       msecs_to_jiffies(50));  
    } while (key_down && !keypad->stopped);  
    return IRQ_HANDLED;  
}  

(1)、清除中断;

(2)、扫描行列值,写入寄存器(后面分析);

(3)、键值上报,这是函数的主要部分了(后面分析);

(4)、延时去抖动,如果有按键按下,有一个段时间的延时,看是否真正有按键,这就是所说的去抖动;

3、当按键按下时,行列值的扫描函数samsung_keypad_scan执行,写入相应行列寄存器

上图我们知道,对于矩阵键盘,主控有专门的接口,也有相应的寄存器,

[cpp]
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static void samsung_keypad_scan(struct samsung_keypad *keypad,  
                unsigned int *row_state)  
{  
    struct device *dev = keypad->input_dev->dev.parent;  
    unsigned int col;  
    unsigned int val;  
    for (col = 0; col < keypad->cols; col++) {  
        if (samsung_keypad_is_s5pv210(dev)) {  
            val = S5PV210_KEYIFCOLEN_MASK;  
            val &= ~(1 << col) << 8;  
        } else {  
            val = SAMSUNG_KEYIFCOL_MASK;  
            val &= ~(1 << col);  
        }  
        writel(val, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCOL);  
        mdelay(1);  
        val = readl(keypad->base + SAMSUNG_KEYIFROW);  
        row_state[col] = ~val & ((1 << keypad->rows) - 1);  
    }  
    /* KEYIFCOL reg clear */  
    writel(0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCOL);  
}  

4、通过扫描键值写入相应寄存器,然后通过

[cpp]
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static bool samsung_keypad_report(struct samsung_keypad *keypad,  
                  unsigned int *row_state)  
{  
    struct input_dev *input_dev = keypad->input_dev;  
    unsigned int changed;  
    unsigned int pressed;  
    unsigned int key_down = 0;  
    unsigned int val;  
    unsigned int col, row;  
  
    for (col = 0; col < keypad->cols; col++) {  
        changed = row_state[col] ^ keypad->row_state[col];  
        key_down |= row_state[col];  
        if (!changed)  
            continue;  
        for (row = 0; row < keypad->rows; row++) {  
            if (!(changed & (1 << row)))  
                continue;  
            pressed = row_state[col] & (1 << row);  
            dev_dbg(&keypad->input_dev->dev,  
                "key %s, row: %d, col: %d\n",  
                pressed ? "pressed" : "released", row, col);  
//(1)、得到按键在矩阵中的位置;  
            val = MATRIX_SCAN_CODE(row, col, keypad->row_shift);  
printk("key %s, row: %d, col: %d\n",pressed ? "pressed" : "released", row, col);  
printk("test by xu_bin for val = %d,key = %d\n",val,keypad->keycodes[val]);  
            input_event(input_dev, EV_MSC, MSC_SCAN, val);  
//(2)、上报键值keypad->keycodes[val];  
            input_report_key(input_dev,  
                    keypad->keycodes[val], pressed);  
        }  
//(3)、input上报后同步;   
        input_sync(keypad->input_dev);  
    }  
    memcpy(keypad->row_state, row_state, sizeof(keypad->row_state));  
    return key_down;  
}  

(1)、#defineMATRIX_SCAN_CODE(row, col, row_shift) (((row)<< (row_shift)) + (col))

row_shift = 3

如:row = 1; col = 6; row_shift = 3

val = MATRIX_SCAN_CODE(row, col,keypad->row_shift) = ((1)<<(3)+(6)) = 14;

就相当于:(1,6)这个数组里面的值:48

printk("key %s, row: %d, col:%d\n",pressed ? "pressed" : "released", row, col);

printk("test by xu_bin for val =%d,key = %d\n",val,keypad->keycodes[val]);



(2)、上报键值keypad->keycodes[val],这个值是对于我们这个驱动来说的最终值;
(3)、input上报后同步,这个和input子系统相关。 

这样就完成了驱动部分的上报。
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标签:  android KEY