【北京迅为】《i.MX8MM嵌入式Linux开发指南》-第三篇 嵌入式Linux驱动开发篇-第六十二章 定时器按键消抖实验

i.MX8MM处理器采用了先进的14LPCFinFET工艺，提供更快的速度和更高的电源效率;四核Cortex-A53，单核Cortex-M4，多达五个内核 ，主频高达1.8GHz，2G DDR4内存、8G EMMC存储。千兆工业级以太网、MIPI-DSI、USB HOST、WIFI/BT、4G模块、CAN、RS485等接口一应俱全。H264、VP8视频硬编码，H.264、H.265、VP8、VP9视频硬解码，并提供相关历程,支持8路PDM接口、5路SAI接口、2路Speaker。系统支持Android9.0(支持获取root限)Linux4.14.78+Qt5.10.1、Yocto、Ubuntu20、Debian9系统。适用于智能充电桩，物联网，工业控制，医疗，智能交通等，可用于任何通用工业和物联网应用、

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第六十二章 定时器按键消抖实验

本章导读

在前面的实验中都用到了按键，用到按键就要处理因为机械结构带来的按键抖动问题，也就是按键消抖。如果直接用延时函数来实现消抖会浪费 CPU 性能，因为在延时函数里面 CPU 什么都做不了。如果按键使用中断的话更不能在中断里面使用延时函数，因为中断服务函数要快进快出！本章我们学习如何使用定时器来实现按键消抖，使用定时器既可以实现按键消抖，而且也不会浪费CPU 性能，这个也是 Linux 驱动里面按键消抖的做法。

62.1章节讲解了定时器按键消抖原理

62.2章节以实验的形式，实现定时器按键消抖。

本章内容对应视频讲解链接（在线观看）：

按键消抖实验 → https://www.bilibili.com/video/BV1Vy4y1B7ta?p=41

程序源码在网盘资料“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\2.驱动程序例程\019-定时器按键消抖实验\”路径下。

62.1 定时器按键消抖简介

理想型的按键电压变化过程如图所示：

在上图中，按键没有按下的时候按键值为 1，当按键在 t1 时刻按键被按下以后按键值就变为 0，这是最理想的状态。但是实际的按键是机械结构，加上刚按下去的一瞬间人手可能也有抖动，实际的按键电压变化过程如下图所示： 

在上图中，t1 时刻按键被按下，但是由于抖动的原因，直到 t2 时刻才稳定下来，t1 到t2 这段时间就是抖动。一般这段时间就是十几 ms 左右，从上图中可以看出在抖动期间会有多次触发，如果不消除这段抖动的话软件就会误判，本来按键就按下了一次，结果软件读取IO 值发现电平多次跳变以为按下了多次。所以我们需要跳过这段抖动时间再去读取按键的 IO值，也就是至少要在 t2 时刻以后再去读 IO 值。因此，

我们可以借助定时器来实现消抖，按键采用中断驱动方式，当按键按下以后触发按键中断，在按键中断中开启一个定时器，定时周期为 10ms，当定时时间到了以后就会触发定时器中断，最后在定时器中断处理函数中读取按键的值，如果按键值还是按下状态那就表示这是一次有效的按键。定时器按键消抖如下图所示：

在上图中t1~t3 这一段时间就是按键抖动，是需要消除的。设置按键为下降沿触发，因此会在 t1、t2 和 t3 这三个时刻会触发按键中断，每次进入中断处理函数都会重新开启定时器中断，所以会在 t1、t2 和 t3 这三个时刻开器定时器中断。但是 t1~t2 和 t2~t3 这两个时间段是小于我们设置的定时器中断周期(也就是消抖时间，比如 10ms)，所以虽然 t1 开启了定时器，但是定时器定时时间还没到呢 t2 时刻就重置了定时器，最终只有 t3 时刻开启的定时器能完整的完成整个定时周期并触发中断，我们就可以在中断处理函数里面做按键处理了，这就是定时器实现按键防抖的原理，Linux 里面的按键驱动用的就是这个原理！

62.2 定时器按键消抖实验

我们在Ubuntu的/home/topeet/imx8mm/19目录下新建driver.c文件，将Makefile,build.sh拷贝到同级目录下，完整代码如下所示：

/*
 * @Author:topeet
 * @Description:定时器按键消抖
 */
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/timer.h>

//need by strerror()
//#include <string.h>

// 声明时间处理函数
static void timer_function(unsigned long data);
// 该宏会静态创建一个名叫 timer_name 内核定时器，
// 并初始化其 function, expires, name 和 base 字段。
DEFINE_TIMER(test_timer, timer_function, 0, 0);
//定义结构体表示我们的节点
struct device_node *test_device_node;
struct property *test_node_property;
//要申请的中断号
int irq;
//GPIO 编号
int gpio_nu;
int a=0;
/**
 * @description:超时处理函数 
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
static void timer_function(unsigned long data)
{
    //如果超时则打印信息
    printk(" This is timer_function \n");
    a=0;
    //mod_timer(&test_timer,jiffies + 1*HZ);
}

//中断处理函数
irqreturn_t test_key(int irq, void *args)
{
    if(a==0)
    {
        a=1;
        printk("test_key\n");
        test_timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(20);
        //定时器注册到内核里面
        add_timer(&test_timer);
    }
    return IRQ_HANDLED;
}
/**
 * @brief led_probe : 与设备信息层（设备树）匹配成功后自动执行此函数，
 * @param inode : 文件索引
 * @param file  : 文件
 * @return 成功返回 0           
*/
int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int ret = 0;
    printk("led_probe\n");
    //of_find_node_by_path函数通过路径查找节点，/test_key是设备树下的节点路径
    test_device_node = of_find_node_by_path("/test");
    if (test_device_node == NULL)
    {
        printk("of_find_node_by_path is error \n");
        return -1;
    }
    //of_get_named_gpio函数获取 GPIO 编号
    gpio_nu = of_get_named_gpio(test_device_node, "gpios", 0);
    if (gpio_nu < 0)
    {
        printk("of_get_namd_gpio is error \n");
        return -1;
    }
    // 设置GPIO为输入模式
    gpio_direction_input(gpio_nu);
    // 获取中断号
    irq = irq_of_parse_and_map(test_device_node, 0);
    //gic_irq_domain_translate(test_device_node, 0);
    printk("irq is %d \n", irq);
    /*申请中断，irq:中断号名字  
     test_key：中断处理函数
     IRQF_TRIGGER_RISING：中断标志，意为上升沿触发
     "test_key"：中断的名字
     */
    ret = request_irq(irq, test_key, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, "test_key", NULL);
    if (ret < 0)
    {
        printk("request_irq is error :%d\n",ret);
        return -1;
    }
    return 0;
}

int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    printk("led_remove\n");
    return 0;
}
const struct platform_device_id led_idtable = {
    .name = "keys",
};
const struct of_device_id of_match_table_test[] = {
    {.compatible = "keys"},
    {},
};
struct platform_driver led_driver = {
    //3. 在led_driver结构体中完成了led_probe和led_remove
    .probe = led_probe,
    .remove = led_remove,
    .driver = {
        .owner = THIS_MODULE,
        .name = "led_test",
        .of_match_table = of_match_table_test},
    //4 .id_table的优先级要比driver.name的优先级要高，优先与.id_table进行匹配
    .id_table = &led_idtable};

static int led_driver_init(void)
{
    //1.我们看驱动文件要从init函数开始看
    int ret = 0;
    //2. 在init函数里面注册了platform_driver
    ret = platform_driver_register(&led_driver);
    if (ret < 0)
    {
        printk("platform_driver_register error \n");
    }
    printk("platform_driver_register ok \n");

    return 0;
}

static void led_driver_exit(void)
{
    del_timer(&test_timer);
    free_irq(irq, NULL);
    platform_driver_unregister(&led_driver);
    printk("gooodbye! \n");
}
module_init(led_driver_init);
module_exit(led_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

我们将刚刚编写的驱动代码编译为驱动模块，如下图所示：

并且加载驱动模块，如下图所示，我们按下开发板上面的音量+按键，打印" This is timer_function \n"，说明进入了超时服务函数。