开发板 :久久派开发板
eMMC :8GB
DDR4 :512MB
u-boot :u-boot 2022.04
linux :6.12
rootfs:buildroot-2024.08
在《龙芯2k0300 - 走马观碑组第21届智能汽车竞赛软硬件设计》中,我们使用久久派开发板作为智能车主控板。前面已经完成了PWM、编码器、显示屏、摄像头等模块的移植,这一节我们继续补充久久派板载按键驱动。
久久派开发板上有两个用户按键:

其中:
KEY0:对应UART2_TXD,也就是GPIO44;KEY1:对应UART2_RXD,也就是GPIO45。
这两个按键可以用于智能车的发车、停车、模式切换、参数确认、调试触发等功能。不过内核驱动不应该直接处理"发车"这类业务逻辑,驱动只负责把硬件按键转换成标准Linux input事件,具体业务逻辑交给用户态程序处理。
一、久久派KEY0/KEY1按键
1.1 硬件连接关系
久久派两个按键和龙芯2K0300的连接关系如下:
| 按键 | 复用引脚 | GPIO | 默认电平 | 按下电平 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
KEY0 |
UART2_TXD |
GPIO44 |
高电平 | 低电平 | 低有效按键 |
KEY1 |
UART2_RXD |
GPIO45 |
高电平 | 低电平 | 低有效按键 |
也就是说,按键没有按下时,GPIO 原始电平为高;按下按键后,GPIO 原始电平被拉低。
因此设备树中必须使用GPIO_ACTIVE_LOW描述按键极性。这样驱动通过gpiod_get_value_cansleep()读取 GPIO 时,内核gpiod框架会自动把低有效电平转换为逻辑值:
- 未按下:逻辑值
0; - 按下:逻辑值
1。
1.2 为什么使用input子系统
按键驱动有很多种实现方式,比如:
- 字符设备:用户态通过
read()读取自定义结构体; - misc 设备:用户态打开
/dev/xxx读取按键状态; input设备:驱动上报标准EV_KEY事件。
这里选择Linux input子系统,原因是:
- 按键本身就是标准输入设备,适合用
EV_KEY事件描述; - 用户态可以直接读取
/dev/input/eventX; - 后续也可以用
evtest、libinput等工具调试; - 驱动只负责上报按下、释放事件,不和智能车业务逻辑耦合。
本文中驱动注册的 input 设备名称为:
text
LS2K300 99Pi Keys
默认键值映射如下:
| 按键 | Linux key code | 数值 | 说明 |
|---|---|---|---|
KEY0 |
KEY_PROG1 |
148 |
可作为发车、确认等自定义功能键 |
KEY1 |
KEY_PROG2 |
149 |
可作为停车、模式切换等自定义功能键 |
二、按键设备驱动
2.1 创建驱动目录
在driver目录下创建key_driver子目录:
shell
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver$ mkdir key_driver
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver$ cd key_driver
目录结构如下:
shell
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/key_driver$ tree .
.
├── key_driver.c
├── Makefile
└── README.md
2.2 key_driver.c
按键驱动的核心思路如下:
- 通过设备树匹配
compatible = "ls2k300-99pi-keys"; - 获取
key0-gpios和key1-gpios; - 将 GPIO 转换为 IRQ;
- 同时监听上升沿和下降沿;
- 中断触发后启动延迟工作队列做消抖;
- 消抖完成后读取 GPIO 逻辑状态;
- 通过
input_report_key()和input_sync()上报按键事件。
驱动头文件和基本宏定义如下:
c
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/workqueue.h>
#define DRIVER_NAME "ls2k300_99pi_keys"
#define DEFAULT_DEBOUNCE_MS 20
单个按键运行状态使用struct key_button描述:
c
struct key_device;
struct key_button {
const char *name;
struct gpio_desc *gpiod;
int irq;
unsigned int code;
bool last_pressed;
struct delayed_work work;
struct key_device *parent;
};
整个双按键设备使用struct key_device描述:
c
struct key_device {
struct device *dev;
struct input_dev *input;
struct key_button buttons[2];
unsigned int debounce_ms;
};
默认按键名称和键值:
c
static const char *const default_names[] = {
"KEY0",
"KEY1",
};
static const unsigned int default_codes[] = {
KEY_PROG1,
KEY_PROG2,
};
2.2.1 读取按键状态
由于设备树使用GPIO_ACTIVE_LOW,所以gpiod_get_value_cansleep()返回的是逻辑值,而不是原始电平。也就是说,按键按下时返回1,松开时返回0。
c
static bool button_pressed(struct key_button *button)
{
int value = gpiod_get_value_cansleep(button->gpiod);
if (value < 0) {
dev_warn(button->parent->dev, "failed to read %s GPIO: %d\n",
button->name, value);
return button->last_pressed;
}
return value != 0;
}
2.2.2 上报按键事件
只有当前状态和上一次状态不一致时才上报事件,避免重复打印和重复上报。
c
static void report_button_state(struct key_button *button)
{
bool pressed = button_pressed(button);
if (pressed == button->last_pressed)
return;
button->last_pressed = pressed;
input_report_key(button->parent->input, button->code, pressed);
input_sync(button->parent->input);
dev_info(button->parent->dev, "%s %s code=%u\n",
button->name,
pressed ? "pressed" : "released",
button->code);
}
2.2.3 中断与消抖
机械按键按下和释放时会出现抖动,因此不能在中断中立即上报事件。这里中断处理函数只负责启动一个延迟工作,真正读取 GPIO 和上报 input 事件在工作队列中完成。
c
static void key_work(struct work_struct *work)
{
struct key_button *button =
container_of(to_delayed_work(work), struct key_button, work);
report_button_state(button);
}
static irqreturn_t key_irq(int irq, void *data)
{
struct key_button *button = data;
mod_delayed_work(system_wq,
&button->work,
msecs_to_jiffies(button->parent->debounce_ms));
return IRQ_HANDLED;
}
2.2.4 初始化单个按键
setup_button()完成一个按键的 GPIO 获取、IRQ 映射、input capability 设置和中断注册。
c
static int setup_button(struct key_device *keys, int index)
{
struct device *dev = keys->dev;
struct key_button *button = &keys->buttons[index];
char gpio_name[8];
int ret;
snprintf(gpio_name, sizeof(gpio_name), "key%d", index);
button->name = default_names[index];
button->code = default_codes[index];
button->parent = keys;
INIT_DELAYED_WORK(&button->work, key_work);
if (dev->of_node) {
of_property_read_string_index(dev->of_node,
"linux,key-names",
index,
&button->name);
of_property_read_u32_index(dev->of_node,
"linux,key-codes",
index,
&button->code);
}
button->gpiod = devm_gpiod_get(dev, gpio_name, GPIOD_IN);
if (IS_ERR(button->gpiod)) {
ret = PTR_ERR(button->gpiod);
dev_err(dev, "failed to get %s GPIO: %d\n", gpio_name, ret);
return ret;
}
button->irq = gpiod_to_irq(button->gpiod);
if (button->irq < 0) {
dev_err(dev, "failed to map %s GPIO to IRQ: %d\n",
button->name, button->irq);
return button->irq;
}
button->last_pressed = button_pressed(button);
input_set_capability(keys->input, EV_KEY, button->code);
ret = devm_request_threaded_irq(dev,
button->irq,
NULL,
key_irq,
IRQF_TRIGGER_RISING |
IRQF_TRIGGER_FALLING |
IRQF_ONESHOT,
button->name,
button);
if (ret) {
dev_err(dev, "failed to request IRQ for %s: %d\n",
button->name, ret);
return ret;
}
dev_info(dev, "%s registered on IRQ %d code %u initial=%s\n",
button->name,
button->irq,
button->code,
button->last_pressed ? "pressed" : "released");
return 0;
}
2.2.5 probe函数
probe函数中分配驱动上下文、初始化 input 设备、初始化两个按键,最后注册 input 设备。
c
static int key_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct key_device *keys;
int ret;
int i;
dev_info(&pdev->dev, "probing %s input driver\n", DRIVER_NAME);
keys = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*keys), GFP_KERNEL);
if (!keys)
return -ENOMEM;
keys->dev = &pdev->dev;
keys->debounce_ms = DEFAULT_DEBOUNCE_MS;
device_property_read_u32(&pdev->dev,
"debounce-interval-ms",
&keys->debounce_ms);
keys->input = devm_input_allocate_device(&pdev->dev);
if (!keys->input)
return -ENOMEM;
keys->input->name = "LS2K300 99Pi Keys";
keys->input->phys = "ls2k300-99pi-keys/input0";
keys->input->id.bustype = BUS_HOST;
for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(keys->buttons); ++i) {
ret = setup_button(keys, i);
if (ret)
return ret;
}
ret = input_register_device(keys->input);
if (ret) {
dev_err(&pdev->dev, "failed to register input device: %d\n", ret);
return ret;
}
platform_set_drvdata(pdev, keys);
dev_info(&pdev->dev, "LS2K300 99Pi key input driver ready: %s\n",
keys->input->name);
return 0;
}
2.2.6 设备树匹配表
这里需要注意,compatible不要写成zyly,ls2k300-99pi-keys,否则设备树节点和驱动模块无法匹配。
c
static const struct of_device_id key_of_match[] = {
{ .compatible = "ls2k300-99pi-keys" },
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, key_of_match);
static struct platform_driver key_driver = {
.probe = key_probe,
.remove = key_remove,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.of_match_table = key_of_match,
},
};
module_platform_driver(key_driver);
MODULE_AUTHOR("zhengyang");
MODULE_DESCRIPTION("LS2K300 99Pi GPIO key input driver");
MODULE_LICENSE("GPL");
2.3 Makefile
Makefile如下:
makefile
KERNELDIR ?= /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12
PWD := $(shell pwd)
CROSS_COMPILE ?= loongarch64-linux-gnu-
ARCH := loongarch
BUILD_DIR := build
KO_DIR := ko
obj-m := ls2k300_99pi_keys.o
ls2k300_99pi_keys-y := key_driver.o
all: prepare compile move_files
prepare:
@mkdir -p $(BUILD_DIR) $(KO_DIR)
@echo "key_driver: prepare build directories"
compile:
@echo "key_driver: build kernel module"
make -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) modules
move_files:
@find . -type f \
-not -path "./$(BUILD_DIR)/*" -not -path "./$(KO_DIR)/*" \
\( -name '*.o' -o -name '*.mod' -o -name '*.mod.o' -o -name '*.mod.c' -o -name '.*.cmd' -o -name 'modules.order' -o -name 'Module.symvers' \) \
! -name '*.ko' -exec mv -t $(BUILD_DIR)/ {} +
@find . -type f \
-not -path "./$(BUILD_DIR)/*" -not -path "./$(KO_DIR)/*" \
-name '*.ko' -exec cp -f {} $(KO_DIR)/ \; -exec rm -f {} \;
clean:
@echo "key_driver: clean build outputs"
make -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) clean
rm -rf *.ko *.o *.mod *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order .*.cmd .tmp_versions build ko
.PHONY: all prepare compile move_files clean
三、新增设备树节点
3.1 keys节点
进入内核源码目录:
shell
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12
修改arch/loongarch/boot/dts/ls2k300_99pi.dtsi,在根节点/下增加keys节点:
dts
keys {
compatible = "ls2k300-99pi-keys";
key0-gpios = <&gpio 44 GPIO_ACTIVE_LOW>;
key1-gpios = <&gpio 45 GPIO_ACTIVE_LOW>;
debounce-interval-ms = <20>;
linux,key-codes = <148 149>;
linux,key-names = "KEY0", "KEY1";
status = "okay";
};
说明:
compatible必须和驱动中的of_device_id一致;key0-gpios对应GPIO44;key1-gpios对应GPIO45;GPIO_ACTIVE_LOW表示按键低有效;debounce-interval-ms = <20>表示消抖时间为20ms;linux,key-codes = <148 149>对应KEY_PROG1和KEY_PROG2。
3.2 禁用UART2
由于KEY0和KEY1占用了UART2_TXD和UART2_RXD,所以必须禁用uart2,避免串口和按键同时占用同一组引脚。
dts
&uart2 {
status = "disabled";
};
久久派默认可以把GPIO44和GPIO45作为普通 GPIO 使用,因此这里不需要额外新增pinctrl节点把UART2_TXD/UART2_RXD切回 GPIO。
四、应用程序
4.1 创建测试程序目录
在example目录下创建key_app:
shell
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/example$ mkdir key_app
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/example$ cd key_app
目录结构如下:
shell
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/example/key_app$ tree .
.
├── main.c
└── Makefile
4.2 main.c
用户态测试程序的逻辑如下:
- 默认查找 input 设备名称
LS2K300 99Pi Keys; - 如果找不到,可以通过
--device /dev/input/eventX手动指定; - 打开
/dev/input/eventX; - 使用
poll()等待 input 事件; - 只打印
KEY_PROG1和KEY_PROG2对应的按键事件。
关键宏定义如下:
c
#include <errno.h>
#include <ctype.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <poll.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define DEFAULT_DEVICE_NAME "LS2K300 99Pi Keys"
#define DEFAULT_KEY0_CODE KEY_PROG1
#define DEFAULT_KEY1_CODE KEY_PROG2
将键值转换为按键名称:
c
static const char *key_name(unsigned short code)
{
if (code == DEFAULT_KEY0_CODE)
return "KEY0";
if (code == DEFAULT_KEY1_CODE)
return "KEY1";
return "UNKNOWN";
}
将 input 事件值转换为动作名称:
c
static const char *key_action(int value)
{
switch (value) {
case 0:
return "release";
case 1:
return "press";
case 2:
return "repeat";
default:
return "unknown";
}
}
主循环读取 input 事件:
c
while (max_events < 0 || event_count < max_events) {
struct pollfd pfd = {
.fd = fd,
.events = POLLIN,
};
struct input_event event;
ssize_t nread;
int ret;
ret = poll(&pfd, 1, -1);
if (ret < 0) {
if (errno == EINTR)
continue;
fprintf(stderr, "poll failed: %s\n", strerror(errno));
break;
}
nread = read(fd, &event, sizeof(event));
if (nread != sizeof(event))
continue;
if (event.type != EV_KEY)
continue;
if (event.code != DEFAULT_KEY0_CODE && event.code != DEFAULT_KEY1_CODE)
continue;
printf("%-4s %-7s code=%u value=%d time=%ld.%06ld\n",
key_name(event.code),
key_action(event.value),
event.code,
event.value,
(long)event.time.tv_sec,
(long)event.time.tv_usec);
event_count++;
}
4.3 Makefile
makefile
TOOLCHAIN_DIR ?= ../../cross_lib/loongarch64-linux-gnu-gcc13.3/bin
CROSS_COMPILE ?= $(TOOLCHAIN_DIR)/loongarch64-linux-gnu-
ifeq ($(origin CC),default)
CC := $(CROSS_COMPILE)gcc
endif
CFLAGS ?= -Wall -Wextra -O2
TARGET := main
all:
$(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) main.c
clean:
rm -rf *.o $(TARGET)
.PHONY: all clean
五、测试
5.1 烧录设备树
5.1.1 编译设备树
如果需要单独编译设备树,可以在driver目录使用统一脚本:
shell
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver$ ./build_driver.sh --target dtb
脚本内部等价于在 Linux 内核目录执行:
shell
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ source ../set_env.sh && make dtbs V=1
5.1.2 更新设备树
将设备树拷贝到久久派并烧录到SPI Nor Flash的dtb分区:
shell
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver$ ./build_driver.sh --target dtb --deploy root@172.23.17.235
脚本会把ls2k300_99pi_wifi.dtb上传到目标板/opt目录,并在目标板执行:
shell
[root@LS-GD opt]# dd if=/opt/ls2k300_99pi_wifi.dtb of=/dev/mtdblock3 bs=1
[root@LS-GD opt]# sync
烧录完成后重启开发板:
shell
[root@LS-GD opt]# reboot
5.2 安装驱动
5.2.1 编译并部署驱动
由于我们并没有将按键驱动源码放到内核源码树中,因此需要单独编译安装。
在ubuntu宿主机执行:
shell
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver$ ./build_driver.sh --target key --deploy root@172.23.17.235
脚本会完成以下工作:
- 调用内核外部模块构建流程生成
ls2k300_99pi_keys.ko; - 将模块复制到本地
driver/key_driver/install/目录; - 上传到开发板
/lib/modules/$(uname -r)/目录; - 执行
depmod -a $(uname -r)更新模块依赖。
部署日志示例:
shell
key local install file updated:
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang 16664 5月 9 20:52 /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/key_driver/install/ls2k300_99pi_keys.ko
Deploy /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/key_driver/install/ls2k300_99pi_keys.ko to root@172.23.17.235:/lib/modules/6.12.0.lsgd+/ls2k300_99pi_keys.ko
ls2k300_99pi_keys.ko 100% 16KB 3.2MB/s 00:00
depmod: WARNING: could not open modules.builtin at /lib/modules/6.12.0.lsgd+: No such file or directory
depmod: WARNING: could not open modules.builtin.modinfo at /lib/modules/6.12.0.lsgd+: No such file or directory
这里depmod的输出是警告,不是致命错误。含义是/lib/modules/$(uname -r)/目录缺少modules.builtin和modules.builtin.modinfo,不影响当前外部模块通过modprobe加载。
5.2.2 检查模块 alias
在开发板检查模块信息:
shell
[root@LS-GD ~]# modinfo /lib/modules/$(uname -r)/ls2k300_99pi_keys.ko | grep alias
alias: of:N*T*Cls2k300-99pi-keysC*
alias: of:N*T*Cls2k300-99pi-keys
如果这里仍然出现zyly,ls2k300-99pi-keys,说明目标板上加载到的还是旧模块,需要重新编译并覆盖/lib/modules/$(uname -r)/ls2k300_99pi_keys.ko。
5.2.3 加载驱动
手动加载驱动:
shell
[root@LS-GD ~]# modprobe ls2k300_99pi_keys
查看模块:
shell
[root@LS-GD ~]# lsmod | grep ls2k300_99pi_keys
ls2k300_99pi_keys 65536 0
查看内核日志:
shell
[root@LS-GD ~]# dmesg | grep -iE "ls2k300|99pi|key"
正常情况下可以看到类似输出:
text
ls2k300_99pi_keys: loading out-of-tree module taints kernel.
ls2k300_99pi_keys keys: probing ls2k300_99pi_keys input driver
ls2k300_99pi_keys keys: debounce interval: 20 ms
ls2k300_99pi_keys keys: input device name: LS2K300 99Pi Keys
ls2k300_99pi_keys keys: KEY0 registered on IRQ xxx code 148 initial=released
ls2k300_99pi_keys keys: KEY1 registered on IRQ xxx code 149 initial=released
ls2k300_99pi_keys keys: LS2K300 99Pi key input driver ready: LS2K300 99Pi Keys
5.3 验证 input 设备
查看/proc/bus/input/devices:
shell
[root@LS-GD ~]# cat /proc/bus/input/devices
正常情况下可以看到类似内容:
text
I: Bus=0019 Vendor=0000 Product=0000 Version=0000
N: Name="LS2K300 99Pi Keys"
P: Phys=ls2k300-99pi-keys/input0
H: Handlers=kbd event0
B: PROP=0
B: EV=3
B: KEY=...
这里重点关注:
Name="LS2K300 99Pi Keys";Handlers中存在eventX。
5.4 应用程序测试
5.4.1 编译、部署并运行
在宿主机example目录执行:
shell
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/example
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/example$ ./build_deploy_run.sh --app key_app --deploy root@172.23.17.235
也可以只编译部署,不立即运行:
shell
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/example$ ./build_deploy_run.sh --app key_app --deploy root@172.23.17.235 --no-run
然后在开发板上运行:
shell
[root@LS-GD opt]# ./key_app
Listening on /dev/input/event0 (LS2K300 99Pi Keys)
KEY0=148 KEY1=149, press Ctrl+C to stop
按下和松开KEY0、KEY1后,可以看到类似输出:
shell
KEY0 press code=148 value=1 time=123.456789
KEY0 release code=148 value=0 time=123.556789
KEY1 press code=149 value=1 time=125.123456
KEY1 release code=149 value=0 time=125.223456
5.4.2 手动指定 event 设备
如果程序没有自动找到 input 设备,可以手动指定:
shell
[root@LS-GD opt]# ./key_app --device /dev/input/event0
也可以限制打印事件数量:
shell
[root@LS-GD opt]# ./key_app --count 4
5.5 常见问题
5.5.1 驱动加载后没有 probe 日志
先确认设备树中是否存在keys节点:
shell
[root@LS-GD ~]# grep -aR "ls2k300-99pi-keys" /proc/device-tree 2>/dev/null
/proc/device-tree/keys/compatible:ls2k300-99pi-keys
再确认驱动 alias 是否匹配:
shell
[root@LS-GD ~]# modinfo /lib/modules/$(uname -r)/ls2k300_99pi_keys.ko | grep alias
alias: of:N*T*Cls2k300-99pi-keysC*
alias: of:N*T*Cls2k300-99pi-keys
如果设备树是ls2k300-99pi-keys,但模块 alias 是zyly,ls2k300-99pi-keys,则说明驱动和设备树不匹配,需要重新编译部署新模块。
5.5.2 找不到 input 设备
检查驱动是否加载:
shell
[root@LS-GD ~]# lsmod | grep ls2k300_99pi_keys
检查 platform device 和 driver:
shell
[root@LS-GD ~]# ls /sys/bus/platform/devices | grep -i key
keys
[root@LS-GD ~]# ls /sys/bus/platform/drivers/ls2k300_99pi_keys
bind module uevent unbind
如果有 device,也有 driver,但是没有 probe 日志,通常就是compatible或模块 alias 不匹配。
5.5.3 按键一直是按下状态或状态相反
久久派KEY0/KEY1是低有效按键,设备树必须写:
dts
key0-gpios = <&gpio 44 GPIO_ACTIVE_LOW>;
key1-gpios = <&gpio 45 GPIO_ACTIVE_LOW>;
如果误写成GPIO_ACTIVE_HIGH,按键逻辑会反过来。
略也更容易调整。
六、代码下载
参考文章
[2] 龙芯2K0300数据手册
[3] 龙芯2K0300处理器用户手册