平台:MX53_QSB开发板
MX53_QSB开发板上一起有四个按键,分别为RESET,POWER,USER1,USER2。其中RESET为纯硬件复位按键,无须软件控制。POWER,USER1,USER2三个按键均需要程序控制。默认BSP包中将三个按钮全设置为上升和下降沿触发,当系统起来后,按下POWER键,进入睡眠状态,这时再按下POWER键唤醒时,系统系统被唤醒,但是一旦手松下,又触发了POWER键的中断,系统又睡下去了。在进入睡眠状态后,只有按USER1和USER2这两个键,才能正常唤醒。因此,这里有BUG需修复。 按键驱动有两个,一个为矩阵键盘驱动,路径为: \drivers\input\keyboard\mxc_keyb.c 一个为GPIO接口的键盘驱动,路径为: \drivers\input\keyboard\gpio_keys.c 前者用于多按键的情况,如果按键比较少,后者就可以了,一般情况下,android系统只需几个按键就可以了,所以大多数情况下,都是使用的gpio_keys.c。下面我们将详细分析该驱动的工作流程。 在module_init函数中,在总线上注册名为gpio-keys的驱动,这时将夫在总线上查找是否存在同名的设备。系统初始化时,mx53_loco.c中,mxc_board_init函数已调用了按键初始化函数loco_add_device_buttons(),同时pdev的数据结构体中定义了按键的相关信息如下: #define GPIO_BUTTON(gpio_num, ev_code, act_low,descr, wake) \ { \ .gpio = gpio_num, \ .type = EV_KEY, \ .code = ev_code, \ .active_low = act_low, \ .desc = "btn " descr, \ .wakeup = wake, \ }
static struct gpio_keys_button loco_buttons[] = { GPIO_BUTTON(MX53_nONKEY,KEY_POWER, 1, "power", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_BACK, 1, "back", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI2,KEY_HOME, 1, "home", 0), };
static struct gpio_keys_platform_dataloco_button_data = { .buttons = loco_buttons, .nbuttons = ARRAY_SIZE(loco_buttons), }; 可见,结构体定义了三个GPIO,分别为power,back以及home。注意GPIO_BUTTON函数中的实参,第一个为对应的GPIO,纯硬件特性,第二个为按键的键值,在linux/input.h中定义: #defineKEY_POWER 116 #defineKEY_HOME 102 #defineKEY_BACK 158 第三个参数为1,表明按下去为1,抬起为0;第四个参数为按键名称描述,无关紧要;第5个参数为wakeup,看名称好像与休眠唤醒有关,实际测试修改为1后,没有发现有什么异常。这几个参数是后续添加新的按键,或者更改按键功能的关键。 再回到gpio-keys.c中,找到同名设备后,探测函数gpio_keys_probe得到执行,调用input_allocate_device函数创建一个input设备,再通过一个for循环,调用gpio_keys_setup_key和input_set_capability函数,设置上表中列出的三个IO口的中断函数以及按键功能。后面用到了sysfs_create_group函数创建了基于sys系统的文件属性组,具体可以在?sys/devices/platform/gpio-keys目录下找到gpio_keys_attr_group结构体中attrs组对应的gpio_keys_attrs结构体中的几个属性文件,gpio_keys_attrs结构体描述如下: static struct attribute *gpio_keys_attrs[] = { &dev_attr_keys.attr, &dev_attr_switches.attr, &dev_attr_disabled_keys.attr, &dev_attr_disabled_switches.attr, NULL, }; dev_attr_disabled_keys和dev_attr_disabled_switches在前面做了如下声明: static DEVICE_ATTR(disabled_keys, S_IWUSR |S_IRUGO, gpio_keys_show_disabled_keys, gpio_keys_store_disabled_keys); static DEVICE_ATTR(disabled_switches, S_IWUSR |S_IRUGO, gpio_keys_show_disabled_switches, gpio_keys_store_disabled_switches); 在android系统终端,我们可以进入该路径查看是否存在,以及他们的文件属性如下:
注意上面四个文件的读写属性。 可见,这里留有在系统中操作按键的后门,具体以后再分析。接下来,调用input_register_device函数向输入子系统注册input_dev,结束探测函数初始化。 探测函数的关键点在gpio_keys_setup_key函数中,相关代码如下: static int __devinit gpio_keys_setup_key(structplatform_device *pdev, struct gpio_button_data *bdata, struct gpio_keys_button *button) { char *desc= button->desc ? button->desc : "gpio_keys";//从loco_buttons数组中获得按键的描述名称 structdevice *dev = &pdev->dev; unsignedlong irqflags; intirq, error;
//传入参数: 过期时间,回调函数,上下文 //当计时器过期时,回调函数gpio_keys_timer将得到运行 setup_timer(&bdata->timer,gpio_keys_timer, (unsigned long)bdata);//初始化计时器 INIT_WORK(&bdata->work,gpio_keys_work_func);
error= gpio_request(button->gpio, desc);//请求使用GPIO if(error < 0) { dev_err(dev,"failed to request GPIO %d, error %d\n",button->gpio, error); gotofail2; }
error= gpio_direction_input(button->gpio);//设置指定的GPIO为输入模式 if(error < 0) { dev_err(dev,"failed to configure direction for GPIO %d, error %d\n", button->gpio,error); gotofail3; }
irq =gpio_to_irq(button->gpio);//获得GPIO对应的中断号 if (irq< 0) { error= irq; dev_err(dev,"Unable to get irq number for GPIO %d, error %d\n",button->gpio,error); gotofail3; }
irqflags= IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING; //irqflags= IRQF_TRIGGER_FALLING;//lqm changed. /* * If platform has specified that the buttoncan be disabled, * we don't want it to share the interruptline. */ if(!button->can_disable) irqflags|= IRQF_SHARED;
error= request_irq(irq, gpio_keys_isr, irqflags, desc, bdata);//请求按键中断 …… } 该函数使用了带定时器延时的中断机制,用于按键去抖动。即中断的执行在定时器到来之后执行,这样能够有效的去除按键抖动。同时,中断使用工作队列的机制。 整个按键中断的工作调用有点复杂,下面逐步解析: 首先,上面函数中setup_timer函数初始化定时器,第二个实参为一个名为gpio_keys_timer的函数,一旦计时器过期,该函数将得到运行。setup_timer函数需和mod_timer函数配合使用,在按键中断的顶半部,即gpio_keys_isr函数,会判断debounce_interval是否为0,若为非0,则调用mod_timer函数延时debounce_interval ms,再触发定时器中断,即gpio_keys_timer函数得到执行。否则,直接调度工作队列,执行中断底半部。 回到gpio_keys_setup_key函数,在初始化完计时器后,再调用INIT_WORK函数初始化工作队列,初始化函数有一个实参函数gpio_keys_work_func,即一旦调度相应队列名,该函数将得到执行。 接下来是IO口的中断初始化,调用gpio_request函数申请相应的GPIO,调用gpio_direction_input函数将对应的GPIO设置为输入,gpio_to_irq函数通过指定GPIO口映射到指定的IRQ中断号,request_irq函数申请中断。 值得注意的是,三个按键通过request_irq申请中断时,共用了同一个中断函数gpio_keys_isr,那么程序是怎么判断具体是哪个按键触发的呢? 带着这个问题,我们将整个中断的执行过程疏理一遍: 第一步:硬件板按下按键,电平由高变低,中断被触发,中断函数gpio_keys_isr被调用。代码如下: static irqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void*dev_id) { structgpio_button_data *bdata = dev_id; structgpio_keys_button *button = bdata->button;
BUG_ON(irq!= gpio_to_irq(button->gpio));
if(button->debounce_interval)//产生按键中断后,用计时器延时button->debounce_interval ms之后,再执行按键处理 mod_timer(&bdata->timer,jiffies msecs_to_jiffies(button->debounce_interval)); else schedule_work(&bdata->work);
returnIRQ_HANDLED; } 中断函数会判断debounce_interval是否为0,debounce_interval代表计时器需要延时的时间,单位为毫秒。为了确定程序具体如何执行,我们首先需分析出它的值。以下是推理逻辑: button->debounce_interval ? 找到button结构体来源 *bdata = dev_id&& *button = bdata->button ? *button = dev_id->button staticirqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void *dev_id); error =request_irq(irq, gpio_keys_isr, irqflags, desc, bdata); 上面两个函数,gpio_keys_isr为request_irq的一个实参,根到request_irq代码中,最终会调用kernel\irq\manage.c中的request_threaded_irq函数,部分代码如下: int request_threaded_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler, irq_handler_t thread_fn, unsigned longirqflags, const char *devname, void *dev_id) { …… action= kzalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_KERNEL); if(!action) return-ENOMEM;
action->handler= handler; action->thread_fn= thread_fn; action->flags= irqflags; action->name= devname; action->dev_id= dev_id;
chip_bus_lock(irq,desc); retval= __setup_irq(irq, desc, action); chip_bus_sync_unlock(irq,desc);
if(retval) kfree(action);
#ifdef CONFIG_DEBUG_SHIRQ if(!retval && (irqflags & IRQF_SHARED)) { /* * It's a shared IRQ -- the driver ought to beprepared for it * to happen immediately, so let's makesure.... * We disable the irq to make sure that a'real' IRQ doesn't * run in parallel with our fake. */ unsignedlong flags;
disable_irq(irq); local_irq_save(flags);
handler(irq,dev_id);
local_irq_restore(flags); enable_irq(irq); } #endif returnretval; } 继续根到__setup_irq函数,后面不继续分析了,最终会将request_irq中的两个实参irq和bdata赋给中断服务函数gpio_keys_isr中的两个实参,也就是说,*button =dev_id->button等价于*button=bdata->button。 在gpio_keys_probe函数中,bdata->button = button,*button = &pdata->buttons[i];可以推断出*button= pdata->buttons[i],而*pdata = pdev->dev.platform_data,那么*button= pdev->dev.platform_data-> buttons[i],也就是mx53_loco.c中的如下结构体数组中的一组: static struct gpio_keys_button loco_buttons[] = { GPIO_BUTTON(MX53_nONKEY,KEY_POWER, 1, "power", 0), //GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_BACK, 1, "back", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI2,KEY_HOME, 1, "home", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_RIGHT, 1, "right", 0),//test by lqm. }; 由此可以推断出,前面的button->debounce_interval即loco_buttons[i]-> debounce_interval。数组loco_buttons的结构体如下: struct gpio_keys_button { /*Configuration parameters */ intcode; /* input event code(KEY_*, SW_*) */ intgpio; intactive_low; char*desc; inttype; /* input event type(EV_KEY, EV_SW) */ intwakeup; /* configure thebutton as a wake-up source */ intdebounce_interval; /* debounce ticksinterval in msecs */ boolcan_disable; }; 由于程序中并没有对debounce_interval赋值,因此默认debounce_interval为0。回到gpio_keys_isr函数,由于button->debounce_interval为0,那么计时器机制没有启动,直接执行调度函数schedule_work。 第二步:中断队列gpio_keys_work_func函数得到执行。它又会调用gpio_keys_report_event函数,代码如下: static void gpio_keys_report_event(structgpio_button_data *bdata) { structgpio_keys_button *button = bdata->button; structinput_dev *input = bdata->input; unsignedint type = button->type ?: EV_KEY; intstate = (gpio_get_value(button->gpio) ? 1 : 0) ^ button->active_low;//获得按键信息,同时与1异或?
input_event(input,type, button->code, !!state); input_sync(input);//事件同步,它告知事件的接收者驱动已经发出了一个完整的报告 } 这里是中断底半部,变量state经gpio_get_value函数获得当前IO口的电平状态,再通过input_event函数将当前电平状态以及button->code上传给输入子系统。button->code即loco_buttons数组里面GPIO_BUTTON中的第二个参数,它定义了按键的作用。最后调用input_sync函数同事事件,结束一次按键的操作。 由于前面分析的debounce_interval值为0,因此执行流程比较简单,如果它不会0,将会启用计时器机制,流程会复杂一些。 默认三个按键的功能为开关机,主页和返回三个功能,如果我们需要修改对应按键的功能,是否修改上面的GPIO_BUTTON->ev_code就可以了呢?比如,我们需要将back键改为right键,做如下修改: static struct gpio_keys_button loco_buttons[] = { GPIO_BUTTON(MX53_nONKEY,KEY_POWER, 1, "power", 0), //GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_BACK, 1, "back", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI2,KEY_HOME, 1, "home", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_RIGHT, 1, "right", 0),//test by lqm. }; 编译内核,这样按键功能就改变了吗?答案是否定的。因为android并没有直接使用映射后的键值,而且对其再进行了一次映射,从内核标准键值到android所用键值的映射表定义在android文件系统的/system/usr/keylayout目录下。标准的映射文件为qwerty.kl,定义如下: key 399 GRAVE key 2 1 key 3 2 key 4 3 key 5 4 key 6 5 key 7 6 key 8 7 key 9 8 key 10 9 key 11 0 key 158 BACK WAKE_DROPPED key 230 SOFT_RIGHT WAKE key 60 SOFT_RIGHT WAKE key 107 ENDCALL WAKE_DROPPED key 62 ENDCALL WAKE_DROPPED key 229 MENU WAKE_DROPPED key 139 MENU WAKE_DROPPED key 59 MENU WAKE_DROPPED key 127 SEARCH WAKE_DROPPED key 217 SEARCH WAKE_DROPPED key 228 POUND key 227 STAR key 231 CALL WAKE_DROPPED key 61 CALL WAKE_DROPPED key 232 DPAD_CENTER WAKE_DROPPED key 108 DPAD_DOWN WAKE_DROPPED key 103 DPAD_UP WAKE_DROPPED key 102 HOME WAKE key 105 DPAD_LEFT WAKE_DROPPED key 106 DPAD_RIGHT WAKE_DROPPED key 115 VOLUME_UP key 114 VOLUME_DOWN key 116 POWER WAKE key 212 CAMERA
key 16 Q key 17 W key 18 E key 19 R key 20 T key 21 Y key 22 U key 23 I key 24 O key 25 P key 26 LEFT_BRACKET key 27 RIGHT_BRACKET key 43 BACKSLASH
key 30 A key 31 S key 32 D key 33 F key 34 G key 35 H key 36 J key 37 K key 38 L key 39 SEMICOLON key 40 APOSTROPHE key 14 DEL
key 44 Z key 45 X key 46 C key 47 V key 48 B key 49 N key 50 M key 51 COMMA key 52 PERIOD key 53 SLASH key 28 ENTER
key 56 ALT_LEFT key 100 ALT_RIGHT key 42 SHIFT_LEFT key 54 SHIFT_RIGHT key 15 TAB key 57 SPACE key 150 EXPLORER key 155 ENVELOPE
key 12 MINUS key 13 EQUALS key 215 AT android按键的处理是Window Manager负责,主要的映射转换实现在android源代码frameworks/base/libs/ui/EventHub.cpp此文件处理来自底层的所有输入事件,并根据来源对事件进行分类处理,对于按键事件,它首先记录驱动名称,再获取环境变量ANDROID_ROOT为系统路径,默认是/system,定义在android源代码/system/core/rootdir/init.rc文件中。然后查找路径为"系统路径/usr/keylayout/驱动名称.kl"的按键映射文件,如果不存在则默认用路径为"系统路径/usr/keylayout/qwerty.kl"。这个默认的按键映射文件,映射完成后再把经映射得到的android按键码值发给上层应用程序。所以我们可以在内核中定义多个按键设备,然后为每个设备设定不同的按键映射文件,不定义则会默认用qwerty.kl。 有了上面的分析,我们不难发现,上述更改是不可能有效果的,只能越改越不能用。相反,如果仅仅只需要更改某个按键的功能,根本就不用改内核,只需重新定义android系统的gpio-keys.kl即可。 进android系统后找到该文件,
可以发现,在在gpio-keys.kl和qwerty.kl两个文件,因此a ndroid系统会从gpio-keys.kl中查找键值进行映射。里面内容如下: key 102 HOME WAKE key 158 BACK WAKE 这不正是开发板上android的两个功能键吗?对于第三个POWER键,是用于开关机的,不属android功能键范畴,因此无须映射。 修改按键功能有两种方法: 方法一:直接修改gpio-keys.kl文件的内容,比如我们想将BACK键改成右键,我们只需做如下修改: key 102 HOME WAKE key 106 DPAD_RIGHT WAKE 注意上面的106以及按键名称,都是从qwerty.kl里面找的,千万不要在linux内核的input.h中查找。DPAD_RIGHT不能更改为RIGHT,否则android无法识别。 方法二:修改内核中mx53_loco.c中的数组如下: static struct gpio_keys_button loco_buttons[] = { GPIO_BUTTON(MX53_nONKEY,KEY_POWER, 1, "power", 0), //GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_BACK, 1, "back", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI2,KEY_HOME, 1, "home", 0), GPIO_BUTTON(USER_UI1,KEY_RIGHT, 1, "right", 0),//test by lqm. }; 再修改上面的gpio-keys.kl文件,内容如下: key 102 HOME WAKE key 106 DPAD_RIGHT WAKE 方法二相比方法一,多了一个步骤,但是推荐采用方法二,这样更容易理解,也不易混淆。 |
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