android 物理按鍵

關鍵詞：android   按鍵  矩陣按鍵 AD按鍵 

平台資訊:

核心：linux2.6/linux3.0

系統：android/android4.0

平台：S5PV310(samsung exynos4210)

作者：xubin341719(歡迎轉載，請註明作者)

一、硬體部分：

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裡也說一下。

（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，比如說標號為1的鍵按下，IO（P1.7,P1.3）有電平變化，程式可以通過這裡來判斷是那一個鍵按下的，同理標號為2的按鍵按下IO（P1.4，P1.0）有電平變化。

    這樣做程式上要從兩個IO來判斷是那個鍵按下，多了一個步驟，但是在硬體上有一個優勢，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：程式上相對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：程式、硬體電路都比較簡單，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介面，如所示，給一個VCC電壓，比如說S1接地時AD介面得到的類比電壓值為ADC=0；當S2按下時，ADC＝　VCC/(R1+R2)*R2;這樣就可以得到不同的ADC值，程式中在這裡判斷是那個按鍵按下。

優點：程式、硬體電路都比較簡單，一個IO可以做多個按鍵；

缺點：AD按鍵有時候判斷不準確，所以在程式中要多加檢測AD值的次數。

2、S5PV310的矩陣按鍵

硬體原理圖如下：

硬體介面說明：vol+,vol-,back,home,menu為1*5的矩陣鍵盤，晶片介面資訊如下：

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

我們這裡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”，硬體上不用改，軟體上也不用改，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矩陣也有專用介面，所以就“奢侈”一次，用1*5的矩陣來實現5個按鍵。

3、S5PV310的矩陣按鍵介面

看一下晶片上的專用介面,如，全用的話有點多。

關於專用介面的寄存器，這些寄存器我們後面要用得到的，按鍵的行、列資訊會在這裡面暫存的。

以S5PV310為例，驅動代碼：samsung-keypad.c

軟體部分：

總體流程圖如下，這個是在觸控螢幕基礎上改過來的，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，和上報索引值設定

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）、索引值初始化；};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)、平台裝置初始化；}

（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_ROWS32#define MATRIX_MAX_COLS32#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_RESERVED0#define KEY_ESC1#define KEY_12#define KEY_23#define KEY_34#define KEY_45#define KEY_56#define KEY_67#define KEY_78#define KEY_89#define KEY_910#define KEY_011#define KEY_MINUS12#define KEY_EQUAL13#define KEY_BACKSPACE14#define KEY_TAB15#define KEY_Q16#define KEY_W17#define KEY_E18#define KEY_R19#define KEY_T20#define KEY_Y21#define KEY_U22

（2）、行列設定；

    .rows       = 2,           .cols       = 8,

（3）、平台裝置初始化；

samsung_keypad_set_platdata(&smdkv310_keypad_data)。

二、上面設定的keycode索引值和上層相對應

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

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

總體對應圖：

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

三、矩陣鍵盤驅動程式分析

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）、開啟、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）、開啟、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_checkrequest_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，觸控螢幕、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）、索引值上報，這是函數的主要部分了；key_down = samsung_keypad_report(keypad, row_state);//（4）、延時防震； 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）、索引值上報，這是函數的主要部分了（後面分析）；

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

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

我們知道，對於矩陣鍵盤，主控有專門的介面，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、通過掃描索引值寫入相應寄存器，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）、上報索引值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）這個數組裡面的值：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）、上報索引值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。