当前位置： 代码迷 >> 综合 >> 4412 矩阵键盘
  详细解决方案

4412 矩阵键盘

热度：50   发布时间：2024-01-15 02:22:19.0

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

[cpp] view plain copy
  1. static uint32_t smdkv310_keymap[] __initdata = {  
  2.     /* KEY(row, col, keycode) */  
  3.     KEY(0, 3, KEY_1), KEY(0, 4, KEY_2), KEY(0, 5, KEY_3),  
  4.     KEY(0, 6, KEY_4), KEY(0, 7, KEY_5),  
  5.     KEY(1, 3, KEY_A), KEY(1, 4, KEY_C), KEY(1, 5, KEY_E),  
  6.     KEY(1, 6, KEY_B), KEY(1, 7, KEY_D)//（1）、键值初始化；  
  7. };  
  8.   
  9. static struct matrix_keymap_data smdkv310_keymap_data __initdata = {  
  10.     .keymap     = smdkv310_keymap,  
  11.     .keymap_size    = ARRAY_SIZE(smdkv310_keymap),  
  12. };  
  13. static struct samsung_keypad_platdata smdkv310_keypad_data __initdata = {  
  14.     .keymap_data    = &smdkv310_keymap_data,  
  15.     .rows       = 2,         //(2)、行、列设定，8行、2列，其实我们只用了5行、1列；  
  16.     .cols       = 8,  
  17. };  
  18. static void __init smdkv310_machine_init(void)  
  19. {  
  20.     samsung_keypad_set_platdata(&smdkv310_keypad_data); //(3)、平台设备初始化；  
  21. }  

（1）、KEY(row, col,keycode)

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

[cpp] view plain copy
  1. #define MATRIX_MAX_ROWS     32  
  2. #define MATRIX_MAX_COLS         32  
  3. #define KEY(row, col, val)  ((((row) & (MATRIX_MAX_ROWS - 1)) << 24) |\  
  4.                  (((col) & (MATRIX_MAX_COLS - 1)) << 16) |\  
  5.                  ((val) & 0xffff))  

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

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

（2）、行列设定；

[cpp] view plain copy
  1. .rows       = 2,         
  2. .cols       = 8,  

（3）、平台设备初始化；

[cpp] view plain copy
  1. 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] view plain copy
  1. key 2     DPAD_UP               WAKE_DROPPED  
  2. key 3     DPAD_CENTER           WAKE_DROPPED  
  3. key 4     DPAD_DOWN             WAKE_DROPPED  
  4. key 5     DPAD_RIGHT            WAKE_DROPPED  
  5. key 6     DPAD_LEFT             WAKE_DROPPED  
  6. key 18    VOLUME_DOWN       WAKE  
  7. key 30    HOME                      WAKE_DROPPED  
  8. key 32    MENU                      WAKE_DROPPED  
  9. key 46    VOLUME_UP             WAKE  
  10. key 48    BACK                      WAKE_DROPPED  
  11. 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] view plain copy
  1. static int __devinit samsung_keypad_probe(struct platform_device *pdev)  
  2. {  
  3.     const struct samsung_keypad_platdata *pdata;  
  4.     const struct matrix_keymap_data *keymap_data;  
  5.     struct samsung_keypad *keypad;  
  6.     struct resource *res;  
  7.     struct input_dev *input_dev;  
  8.     unsigned int row_shift;  
  9.     unsigned int keymap_size;  
  10.     int error;  
  11.     ………………  
  12.     keymap_size = (pdata->rows << row_shift) * sizeof(keypad->keycodes[0]);  
  13.   
  14.     keypad = kzalloc(sizeof(*keypad) + keymap_size, GFP_KERNEL);  
  15.     input_dev = input_allocate_device();  
  16.     if (!keypad || !input_dev) {  
  17.         error = -ENOMEM;  
  18.         goto err_free_mem;  
  19.     }  
  20.   
  21.     res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  
  22.     if (!res) {  
  23.         error = -ENODEV;  
  24.         goto err_free_mem;  
  25.     }  
  26.   
  27.     keypad->base = ioremap(res->start, resource_size(res));  
  28.     if (!keypad->base) {  
  29.         error = -EBUSY;  
  30.         goto err_free_mem;  
  31.     }  
  32.     …………  
  33. //（1）、input参数初始化；  
  34.     keypad->input_dev = input_dev;  
  35.     keypad->row_shift = row_shift;  
  36.     keypad->rows = pdata->rows;  
  37.     keypad->cols = pdata->cols;  
  38.     init_waitqueue_head(&keypad->wait);  
  39.   
  40.     input_dev->name = pdev->name;  
  41.     input_dev->id.bustype = BUS_HOST;  
  42.     input_dev->dev.parent = &pdev->dev;  
  43.     input_set_drvdata(input_dev, keypad);  
  44. //（2）、打开、关闭函数；  
  45.     input_dev->open = samsung_keypad_open;  
  46.     input_dev->close = samsung_keypad_close;  
  47.   
  48.     input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);  
  49.     if (!pdata->no_autorepeat)  
  50.         input_dev->evbit[0] |= BIT_MASK(EV_REP);  
  51.   
  52.     input_set_capability(input_dev, EV_MSC, MSC_SCAN);  
  53.   
  54.     input_dev->keycode = keypad->keycodes;  
  55.     input_dev->keycodesize = sizeof(keypad->keycodes[0]);  
  56.     input_dev->keycodemax = pdata->rows << row_shift;  
  57.   
  58.     matrix_keypad_build_keymap(keymap_data, row_shift,  
  59.             input_dev->keycode, input_dev->keybit);  
  60.   
  61.     keypad->irq = platform_get_irq(pdev, 0);  
  62.     if (keypad->irq < 0) {  
  63.         error = keypad->irq;  
  64.         goto err_put_clk;  
  65.     }  
  66. //（3）、中断函数注册；   
  67.     error = request_threaded_irq(keypad->irq, NULL, samsung_keypad_irq,  
  68.             IRQF_ONESHOT, dev_name(&pdev->dev), keypad);  
  69.     if (error) {  
  70.         dev_err(&pdev->dev, "failed to register keypad interrupt\n");  
  71.         goto err_put_clk;  
  72.     }  
  73. //（4）、input驱动注册。  
  74.     error = input_register_device(keypad->input_dev);  
  75.     if (error)  
  76.         goto err_free_irq;  
  77.   
  78.     device_init_wakeup(&pdev->dev, pdata->wakeup);  
  79.     platform_set_drvdata(pdev, keypad);  
  80.     return 0;  
  81.   
  82. ………………  
  83. }  

（1）、input参数初始化；

（2）、打开、关闭函数；

[cpp] view plain copy
  1. input_dev->open = samsung_keypad_open;  
  2. static int samsung_keypad_open(struct input_dev *input_dev)  
  3. {  
  4.     struct samsung_keypad *keypad = input_get_drvdata(input_dev);  
  5.     samsung_keypad_start(keypad);  
  6.     return 0;  
  7. }  
  8. 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。  
  9. static void samsung_keypad_start(struct samsung_keypad *keypad)  
  10. {  
  11.     unsigned int val;  
  12.     /* Tell IRQ thread that it may poll the device. */  
  13.     keypad->stopped = false;  
  14.     clk_enable(keypad->clk);  
  15.     /* Enable interrupt bits. */  
  16.     val = readl(keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCON);  
  17.     val |= SAMSUNG_KEYIFCON_INT_F_EN | SAMSUNG_KEYIFCON_INT_R_EN;  
  18.     writel(val, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCON);  
  19.     /* KEYIFCOL reg clear. */  
  20.     writel(0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCOL);  
  21. }  

（3）、中断函数注册；

[cpp] view plain copy
  1. 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] view plain copy
  1. static inline int __must_check  
  2. request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,  
  3.         const char *name, void *dev)  
  4. {  
  5.     return request_threaded_irq(irq, handler, NULL, flags, name, dev);  
  6. }  
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] view plain copy
  1. static irqreturn_t samsung_keypad_irq(int irq, void *dev_id)  
  2. {  
  3.     struct samsung_keypad *keypad = dev_id;  
  4.   
  5.     unsigned int row_state[SAMSUNG_MAX_COLS];  
  6.     unsigned int val;  
  7.     bool key_down;  
  8.     do {  
  9.         val = readl(keypad->base + SAMSUNG_KEYIFSTSCLR);  
  10.         /* Clear interrupt. */  
  11. //（1）、清除中断；  
  12.         writel(~0x0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFSTSCLR);   
  13. //（2）、扫描行列值，写入寄存器；  
  14.     samsung_keypad_scan(keypad, row_state);  
  15. //（3）、键值上报，这是函数的主要部分了；  
  16.         key_down = samsung_keypad_report(keypad, row_state);  
  17. //（4）、延时去抖动；   
  18.         if (key_down)  
  19.             wait_event_timeout(keypad->wait, keypad->stopped,  
  20.                        msecs_to_jiffies(50));  
  21.     } while (key_down && !keypad->stopped);  
  22.     return IRQ_HANDLED;  
  23. }  

（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] view plain copy
  1. static void samsung_keypad_scan(struct samsung_keypad *keypad,  
  2.                 unsigned int *row_state)  
  3. {  
  4.     struct device *dev = keypad->input_dev->dev.parent;  
  5.     unsigned int col;  
  6.     unsigned int val;  
  7.     for (col = 0; col < keypad->cols; col++) {  
  8.         if (samsung_keypad_is_s5pv210(dev)) {  
  9.             val = S5PV210_KEYIFCOLEN_MASK;  
  10.             val &= ~(1 << col) << 8;  
  11.         } else {  
  12.             val = SAMSUNG_KEYIFCOL_MASK;  
  13.             val &= ~(1 << col);  
  14.         }  
  15.         writel(val, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCOL);  
  16.         mdelay(1);  
  17.         val = readl(keypad->base + SAMSUNG_KEYIFROW);  
  18.         row_state[col] = ~val & ((1 << keypad->rows) - 1);  
  19.     }  
  20.     /* KEYIFCOL reg clear */  
  21.     writel(0, keypad->base + SAMSUNG_KEYIFCOL);  
  22. }  

4、通过扫描键值写入相应寄存器，然后通过

[cpp] view plain copy
  1. static bool samsung_keypad_report(struct samsung_keypad *keypad,  
  2.                   unsigned int *row_state)  
  3. {  
  4.     struct input_dev *input_dev = keypad->input_dev;  
  5.     unsigned int changed;  
  6.     unsigned int pressed;  
  7.     unsigned int key_down = 0;  
  8.     unsigned int val;  
  9.     unsigned int col, row;  
  10.   
  11.     for (col = 0; col < keypad->cols; col++) {  
  12.         changed = row_state[col] ^ keypad->row_state[col];  
  13.         key_down |= row_state[col];  
  14.         if (!changed)  
  15.             continue;  
  16.         for (row = 0; row < keypad->rows; row++) {  
  17.             if (!(changed & (1 << row)))  
  18.                 continue;  
  19.             pressed = row_state[col] & (1 << row);  
  20.             dev_dbg(&keypad->input_dev->dev,  
  21.                 "key %s, row: %d, col: %d\n",  
  22.                 pressed ? "pressed" : "released", row, col);  
  23. //（1）、得到按键在矩阵中的位置；  
  24.             val = MATRIX_SCAN_CODE(row, col, keypad->row_shift);  
  25. printk("key %s, row: %d, col: %d\n",pressed ? "pressed" : "released", row, col);  
  26. printk("test by xu_bin for val = %d,key = %d\n",val,keypad->keycodes[val]);  
  27.             input_event(input_dev, EV_MSC, MSC_SCAN, val);  
  28. //（2）、上报键值keypad->keycodes[val]；  
  29.             input_report_key(input_dev,  
  30.                     keypad->keycodes[val], pressed);  
  31.         }  
  32. //（3）、input上报后同步；   
  33.         input_sync(keypad->input_dev);  
  34.     }  
  35.     memcpy(keypad->row_state, row_state, sizeof(keypad->row_state));  
  36.     return key_down;  
  37. }  

（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。
  相关解决方案

代码迷 - 您身边的软件异常，代码异常，编程异常助手（发现，解决，分享）
Copyright © 2009-2013 DAIMAMI.COM. All rights reserved.