【转】android 物理按键

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：

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

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 __initdata = {
    .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：

#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：

#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；

    .rows       = 2,       
    .cols       = 8,

（3）、平台设备初始化；

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

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：

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
");
        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；

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；

    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：

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

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，

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

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
",
                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
",pressed ? "pressed" : "released", row, col);
printk("test by xu_bin for val = %d,key = %d
",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 ",pressed ? "pressed" : "released", row, col);

printk("test by xu_bin for val =%d,key = %d ",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。