android 物理按鍵

關鍵詞：android 按鍵矩陣按鍵 AD按鍵

平臺信息:

內核：linux2.6/linux3.0

系統：android/android4.0

平臺：S5PV310(samsung exynos4210)

作者：xubin341719(歡迎轉載，請註明作者)

一、硬件部分：

1、矩陣按鍵、IO按鍵、AD按鍵

這個知識相對來說比較簡單，不過上次真有一個網友不太清楚這個。所以這個基礎部分我們在這裏也說一下。

（1）、矩陣按鍵

記得上大學時學單片機時，這個矩陣按鍵還是個重點呢，上面的圖還是AT89S52的片子，工作原理比較簡單，通過行、列來確定是那個按鍵按下，比如說上圖標號爲1的鍵按下，IO（P1.7,P1.3）有電平變化，程序可以通過這裏來判斷是那一個鍵按下的，同理標號爲2的按鍵按下IO（P1.4，P1.0）有電平變化。

這樣做程序上要從兩個IO來判斷是那個鍵按下，多了一個步驟，但是在硬件上有一個優勢，就是如果按鍵比較多的時候比較節省IO口，比如說上面4x4 = 16,8個IO可以做16個按鍵，8x8=64,16個IO可以做64個按鍵。

優點：可以用少的IO來做多個按鍵，判斷按鍵比較準確；

缺點：程序上相對IO按鍵來說多了一步。

（2）、IO按鍵

這個就比較簡單了，用一個IO口的高低電平來判斷按鍵是否按下。

優點：程序、硬件電路都比較簡單，判斷按鍵比較準確；

缺點：IO有限、按鍵多時不太合適。比如矩陣按鍵16個IO可以表示64個按鍵，IO的話只有16個。

（3）、AD按鍵

這個在之前在做電視的時候用的比較多一點。

AD按鍵就是通過一個ADC接口，如下圖所示，給一個VCC電壓，比如說S1接地時AD接口得到的模擬電壓值爲ADC=0；當S2按下時，ADC＝　VCC/(R1+R2)*R2;這樣就可以得到不同的ADC值，程序中在這裏判斷是那個按鍵按下。

優點：程序、硬件電路都比較簡單，一個IO可以做多個按鍵；

缺點：AD按鍵有時候判斷不準確，所以在程序中要多加檢測AD值的次數。

2、S5PV310的矩陣按鍵

硬件原理圖如下：

硬件接口說明：vol+,vol-,back,home,menu爲1*5的矩陣鍵盤，芯片接口信息如下：

行

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

列

XEINT17/KP_ROW1

我們這裏1*5= 5也沒有節省多少IO呀？情況是這樣的，我們的原理圖是從三星開發板上參考過來的，開發板上按鍵本來多一點，可是我們用不了那麼多，人家那樣做比較合理。可是我們“偷懶”，硬件上不用改，軟件上也不用改，從這一點也可以看出我們國內做技術這個行業的有點……不太深入呀，整天老闆在催，可是我們在細節上做不太好呀。三星在IO矩陣也有專用接口，所以就“奢侈”一次，用1*5的矩陣來實現5個按鍵。

3、S5PV310的矩陣按鍵接口

看一下芯片上的專用接口,如下圖，全用的話有點多。

關於專用接口的寄存器，這些寄存器我們後面要用得到的，按鍵的行、列信息會在這裏面暫存的。

以S5PV310爲例，驅動代碼：samsung-keypad.c

軟件部分：

總體流程圖如下，這個是在觸摸屏基礎上改過來的，感覺流程都是這個樣子的。中斷觸發，中斷處理。

一、矩陣鍵行、列設定，和上報鍵值設定

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

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）、鍵值初始化；
};

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 __initdata = {
	.keymap_data	= &smdkv310_keymap_data,
	.rows		= 2,         //(2)、行、列設定，8行、2列，其實我們只用了5行、1列；
	.cols		= 8,
};
static void __init smdkv310_machine_init(void)
{
	samsung_keypad_set_platdata(&smdkv310_keypad_data); //(3)、平臺設備初始化；
}

（1）、KEY(row, col,keycode)

KEY這個宏在android-kernel-samsung-dev/include/linux/input/Matrix_keypad.h中實現：

#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中有定義,如下：

#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）、行列設定；

    .rows       = 2,       
    .cols       = 8,

（3）、平臺設備初始化；

samsung_keypad_set_platdata(&smdkv310_keypad_data)。

二、上面設定的keycode鍵值和上層相對應

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

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

總體對應圖：

以KEY_A爲例，KEY_A 30最終和上層的keypad.kl中的30 HOME相對應

三、矩陣鍵盤驅動程序分析

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

1、probe函數分析：

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參數初始化；
	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）、打開、關閉函數；
	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）、中斷函數註冊； 
	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驅動註冊。
	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參數初始化；

（2）、打開、關閉函數；

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;
}
其實open函數調用samsung_keypad_start（）函數，對按鍵的寄存器一些操作，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）、中斷函數註冊；

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

request_threaded_irq這個函數也許我們比較陌生，可是看下下面一個函數也許就不難理解了：

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);
}

這個函數跟中斷的作用是一樣的，keypad->irq= platform_get_irq(pdev, 0);於中段號，當有按鍵按下時，會跳到中斷函數，samsung_keypad_irq中；

（4）、input驅動註冊,input驅動比較重要，觸摸屏、按鍵、gsensor、battery等都是通過input子系統上報的。

2、中斷函數： samsung_keypad_irq分析，當有按鍵按下時，調用這個函數

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）、清除中斷；
		writel(~0x0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFSTSCLR); 
//（2）、掃描行列值，寫入寄存器；
	samsung_keypad_scan(keypad, row_state);
//（3）、鍵值上報，這是函數的主要部分了；
		key_down = samsung_keypad_report(keypad, row_state);
//（4）、延時去抖動； 
		if (key_down)
			wait_event_timeout(keypad->wait, keypad->stopped,
					   msecs_to_jiffies(50));
	} while (key_down && !keypad->stopped);
	return IRQ_HANDLED;
}

（1）、清除中斷；

（2）、掃描行列值，寫入寄存器（後面分析）；

（3）、鍵值上報，這是函數的主要部分了（後面分析）；

（4）、延時去抖動，如果有按鍵按下，有一個段時間的延時，看是否真正有按鍵，這就是所說的去抖動；

3、當按鍵按下時，行列值的掃描函數samsung_keypad_scan執行，寫入相應行列寄存器

上圖我們知道，對於矩陣鍵盤，主控有專門的接口，也有相應的寄存器，

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、通過掃描鍵值寫入相應寄存器，然後通過

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）、得到按鍵在矩陣中的位置；
			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）、上報鍵值keypad->keycodes[val]；
			input_report_key(input_dev,
					keypad->keycodes[val], pressed);
		}
//（3）、input上報後同步； 
		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;

就相當於：（1，6）這個數組裏面的值：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）、上報鍵值keypad->keycodes[val]，這個值是對於我們這個驅動來說的最終值；

（3）、input上報後同步，這個和input子系統相關。

這樣就完成了驅動部分的上報。

xubin341719

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