[LINUX应用编程]GPIO控制TM1650键盘



LINUX外接TM1650键盘,由于TM1650的接口不是标准的I2C接口,只能通过操作GPIO方式模拟I2C通信,实现对TM1650的驱动;

呱牛笔记


问题1:通过linux的文件读写GPIO方式,是否支持微秒级别拉高拉低控制,通过示波器验证没有问题,完全支持微秒级别的gpio控制;

问题2:中断引脚如何控制;

当前解决方式是轮训查询中断引脚value值来判断是否有中断;另一种方式就是使用poll监听多路复用的方式监听是否有中断产生;

对于使用中断可以使用poll多路复用IO监测中断是否触发,poll事件有POLLIN、POLLOUT、POLLERR、POLLPRI 等,其中 POLLIN 和 POLLOUT 表示普通优先级数据可读、可写。中断就是一种高优先级事件,需要使用 POLLPRI ,当中断触发时表示有高优先级数据可被读取。
此外还可以使用信号方式监测GPIO是否触发中断。


TM1650的驱动代码参考链接实现,基于参考链接来操作GPIO,注意这个链接的几个方法没有close 文件句柄,需要注意修改;

key_pad.h

//key_pad.h

#ifndef KEY_PAD_
#define KEY_PAD_

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>


/*************************************宏定义********************/
/*
J8707	键盘	1	SCK		144
		2	SDA		145
		3	INT	输入中断	194
		4	Light	背光控制,IO,无驱动能力	196

*/
#define TM1650_SCK_GPIO  144
#define TM1650_SDA_GPIO  145
#define TM1650_IRQ_GPIO  194

/***********************键盘丝印值定义*****************************/
typedef enum KEY_VALUE_{
	INPUT_KEY_INVALID=-1,
	INPUT_KEY_0 = 0,
	INPUT_KEY_1,
	INPUT_KEY_2,
	INPUT_KEY_3,
	INPUT_KEY_4,
	INPUT_KEY_5,
	INPUT_KEY_6,
	INPUT_KEY_7,
	INPUT_KEY_8,
	INPUT_KEY_9,
	INPUT_KEY_STAR = 20,
	INPUT_KEY_PROUND = 21,
	INPUT_KEY_PAGE_UP = 22,
	INPUT_KEY_PAGE_DOWN = 23,
	INPUT_KEY_BACK = 24,
	INPUT_KEY_OK = 25,
}KEY_VALUE;

/*************************************函数定义********************/		
extern void    TM1650_init(void);
extern uint8_t TM1650_Irq_Set(void);
extern void i2c_read_data(uint8_t *key_value);

//将按键值转换为键盘丝印值 
extern int get_input_key_value(uint8_t key_value);
#endif//



key_pad.c

//key_pad.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/select.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>  

#include "key_pad.h" 
#include "gpio.h"

/*************************************函数定义********************/

static inline int  gpio_input_bit_get(int gpio, uint8_t switch_in_mode); 
static inline void gpio_bit_set_mode(int gpio, uint8_t in_mode);

static void TM1650_IIC_start(void);
static void TM1650_IIC_write_byte(uint8_t dat);
static uint8_t TM1650_IIC_wait_ack(void);
static void TM1650_IIC_stop(void);
static uint8_t TM1650_IIC_read_byte(void);


#define TRUE 1
#define FALSE 0

//========【配置IIC总线的信号读写和时序】=======
//主机拉高SCL
#define TM1650_IIC_SCL_HIGH     gpio_bit_set(TM1650_SCK_GPIO)

//主机拉低SCL
#define TM1650_IIC_SCL_LOW      gpio_bit_reset(TM1650_SCK_GPIO)


//输入
#define TM1650_IIC_SDA_SET_IN     gpio_bit_set_mode(TM1650_SDA_GPIO, TRUE)
#define TM1650_IIC_SDA_SET_OUT     gpio_bit_set_mode(TM1650_SDA_GPIO, FALSE)

//主机拉高SDA
#define TM1650_IIC_SDA_HIGH     gpio_bit_set(TM1650_SDA_GPIO)

//主机拉低SDA
#define TM1650_IIC_SDA_LOW      gpio_bit_reset(TM1650_SDA_GPIO)

//参数b为0时主机拉低SDA,非0则拉高SDA
#define TM1650_IIC_SDA_WR(b)    do{                                       \
                               if(b) gpio_bit_set(TM1650_SDA_GPIO);   \
                               else  gpio_bit_reset(TM1650_SDA_GPIO); \
                              }while(0)


//主机读取SDA线电平状态,返回值为0为低电平,非0则为高电平
#define TM1650_IIC_SDA_RD()    gpio_input_bit_get(TM1650_SDA_GPIO, FALSE) 

//软件延时2us
#define TM1650_IIC_DELAY_2US   do{for(int ii_=0;ii_<22;ii_++);}while(0)

//软件延时4us
#define TM1650_IIC_DELAY_4US   do{sleep_inner(0, 4);}while(0)
#define TM1650_IIC_DELAY_5US   do{sleep_inner(0, 5);}while(0)

/*************************************函数实现********************/

 
 
void sleep_inner (long sec, long usec) {
 
  struct timeval timeout = {sec, usec};
  int ret = 0;
 
  if ((0 == timeout.tv_sec) || (timeout.tv_usec < 20))
  {
    //printf("local sleep_inner error! input sleep_inner time must greater than 20ms !\n");
    //timeout.tv_usec = 20;
  }
 
  ret = select(0, NULL, NULL, NULL, &timeout);
 
  if ((-1 == ret) || (ret))
  {
    printf("local sleep_inner error!\n");
  }
 
}

void i2c_read_data(uint8_t *key_value){   
	TM1650_IIC_start();
	TM1650_IIC_write_byte(0x49);  //起始地址 0x49
	TM1650_IIC_wait_ack(); 
	*key_value = TM1650_IIC_read_byte();   
	TM1650_IIC_stop();
    printf("%s exit test \r\n",__FUNCTION__); 
}

void i2c_write_data(uint8_t address, uint8_t data){ 
	TM1650_IIC_start();
	TM1650_IIC_write_byte(address); TM1650_IIC_wait_ack();  //显存起始地址为0x68
	TM1650_IIC_write_byte(data); TM1650_IIC_wait_ack();    //发送段码
	TM1650_IIC_stop(); 
}


static inline void key_gpio_init(int gpio){
	gpio_unexport(gpio);
	#if 1
	char cmd[255] = "";
	sprintf(cmd, "echo %d > /sys/class/gpio/export", gpio);
	system(cmd);
	#else
	gpio_export(gpio);
	#endif
}
 
static int tm1650_init_inner()
{
   TM1650_IIC_start();
   TM1650_IIC_write_byte(0x48);
   TM1650_IIC_wait_ack();
   TM1650_IIC_write_byte(0x08|0x00|0x01);    //0x08:7段模式;0x00:正常工作模式;0x01:开屏(开启键扫描)
   TM1650_IIC_wait_ack();
   TM1650_IIC_stop();
   return 0;
}

//TM1650初始化
void TM1650_init(void)
{ 
	key_gpio_init(TM1650_SCK_GPIO);
	key_gpio_init(TM1650_SDA_GPIO);
	key_gpio_init(TM1650_IRQ_GPIO);


	gpio_direction_input(TM1650_IRQ_GPIO);
	//gpio_edge_falling(TM1650_IRQ_GPIO);

	gpio_direction_output(TM1650_SCK_GPIO);
	gpio_direction_output(TM1650_SDA_GPIO);

    sleep_inner(0,5000);// 

	tm1650_init_inner();
    sleep_inner(0,5000);// 
	printf("TM1650_init end\r\n");
}

uint8_t TM1650_Irq_Set(void){
	int ret = gpio_get_value(TM1650_IRQ_GPIO);
	if (ret == 0){
		return TRUE;
	}
	return FALSE;
}

static inline void gpio_bit_set_inner(int gpio, uint8_t high){
	#if 0
	char cmd[255] = "";
	sprintf(cmd, "echo out > /sys/class/gpio/gpio%d/direction", gpio);
	//printf("cmd1:%s\r\n", cmd);
	system(cmd); 
	sprintf(cmd, "echo %d > /sys/class/gpio/gpio%d/value", high?1:0, gpio);
	//printf("cmd2:%s\r\n", cmd);
	system(cmd);  
	#else
	gpio_set_value(gpio, high);
	#endif
}

void gpio_bit_set(int gpio){
	gpio_bit_set_inner(gpio, 1);
}

void gpio_bit_reset(int gpio){
	gpio_bit_set_inner(gpio, 0);
}

static inline void gpio_bit_set_mode(int gpio, uint8_t in_mode){
	#if 0
    char cmd[255] = ""; 
	if (in_mode){ 
		sprintf(cmd, "echo in > /sys/class/gpio/gpio%d/direction", gpio);
		system(cmd);  
	}else{ 
		sprintf(cmd, "echo out > /sys/class/gpio/gpio%d/direction", gpio);
		system(cmd);  
	}
	//printf("gpio_bit_set_mode, cmd:%s\r\n", cmd);
	#else
	if (in_mode){
		gpio_direction_input(gpio);
	}else{
		gpio_direction_output(gpio);
	}
	#endif
}

static inline int gpio_input_bit_get(int gpio, uint8_t switch_in_mode){
#if 1
	if (switch_in_mode){
		gpio_bit_set_mode(gpio, 1);
	}
	return gpio_get_value(gpio);
#else
	FILE *fp = NULL; 
    int rc = 0; // 用于接收命令返回值 
	int value  =0;
	char cmd[255] = "";
    char result_buf[255] = "";
	sprintf(cmd, "echo in > /sys/class/gpio/gpio%d/direction", gpio);
	if (switch_in_mode){
		//printf("gpio_input_bit_get:%s\r\n", cmd);
		system(cmd);   
	}
	sprintf(cmd, "cat /sys/class/gpio/gpio%d/value", gpio);
    fp = popen(cmd, "r"); 
    if(NULL == fp) 
    { 
    	printf("popen执行失败!"); 
		return (0); 
    }  
    while(fgets(result_buf, sizeof(result_buf), fp) != NULL) 
    { 
		value = atoi(result_buf);
	}
	rc = pclose(fp);
    if(-1 == rc) 
    { 
        printf("关闭文件指针失败\r\n"); 
        return (0); 
    } 
	return value;
#endif
}

//产生IIC总线起始信号
static void TM1650_IIC_start(void)
{
	TM1650_IIC_SDA_SET_OUT;
	TM1650_IIC_SCL_HIGH;     //SCL=1
	TM1650_IIC_SDA_HIGH;    //SDA=1
	TM1650_IIC_DELAY_5US;
	TM1650_IIC_SDA_LOW;     //SDA=0
	TM1650_IIC_DELAY_5US;
	TM1650_IIC_SCL_LOW;      //SCL=0
}

 
//通过IIC总线发送一个字节
static void TM1650_IIC_write_byte(uint8_t dat)
{
	uint8_t i;
	TM1650_IIC_SDA_SET_OUT;
	
	TM1650_IIC_SCL_LOW;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		TM1650_IIC_SDA_WR(dat&0x80);
		dat<<=1;	
		
		TM1650_IIC_DELAY_5US;
		TM1650_IIC_SCL_HIGH;
		TM1650_IIC_DELAY_5US;
		TM1650_IIC_SCL_LOW;
		TM1650_IIC_DELAY_5US;
	}
}
 
//通过IIC总线读一个字节
static uint8_t TM1650_IIC_read_byte(void)
{
	uint8_t i; 
	uint8_t read_key = 0;

    //printf("%s enter test \r\n",__FUNCTION__);
	TM1650_IIC_SDA_SET_IN;

	for(i=0;i<8;i++)
	{
		TM1650_IIC_SCL_LOW;
		TM1650_IIC_DELAY_5US;
		TM1650_IIC_SCL_HIGH;
		read_key <<=1;	
		int value = gpio_input_bit_get(TM1650_SDA_GPIO, FALSE);
		if (value == 1){
			read_key++;
		}
		TM1650_IIC_DELAY_5US; 
	}
	TM1650_IIC_SDA_SET_OUT;
    //printf("%s exit test \r\n",__FUNCTION__);
	return read_key;
}

//通过IIC总线接收从机响应的ACK信号
static uint8_t TM1650_IIC_wait_ack(void)
{
	uint8_t ack_signal = 0;
	int times_wait = 0;
	
	TM1650_IIC_SDA_SET_OUT;
	TM1650_IIC_SDA_HIGH;    //SDA=1
	TM1650_IIC_DELAY_5US;
	TM1650_IIC_SCL_HIGH;
	TM1650_IIC_DELAY_5US;
	TM1650_IIC_SDA_SET_IN;
	do{
		if(TM1650_IIC_SDA_RD()) {
			ack_signal = 1;   //如果读取到的是NACK信号
			break;
		} 
	}while(times_wait++ < 300);
	TM1650_IIC_SCL_LOW;
	TM1650_IIC_DELAY_2US;
	return ack_signal;
}
 
 
//产生IIC总线结束信号
static void TM1650_IIC_stop(void)
{
	TM1650_IIC_SDA_SET_OUT;
	TM1650_IIC_SCL_LOW;      //SCL=0
	TM1650_IIC_SDA_LOW;      //SDA=0
	TM1650_IIC_DELAY_5US;
	TM1650_IIC_SCL_HIGH;     //SCL=1
	TM1650_IIC_DELAY_5US;
	TM1650_IIC_SDA_HIGH;    //SDA=1
}
 

//将按键值转换为键盘丝印值 
int get_input_key_value(uint8_t key_value){
	switch(key_value){
		case 0x64:
		return INPUT_KEY_OK;
		case 0x65:
		return INPUT_KEY_PROUND;
		case 0x66:
		return INPUT_KEY_0;
		case 0x67:
		return INPUT_KEY_STAR;


		case 0x4C:
		return INPUT_KEY_BACK;
		case 0x4D:
		return INPUT_KEY_9;
		case 0x4E:
		return INPUT_KEY_8;
		case 0x4F:
		return INPUT_KEY_7;

		case 0x44:
		return INPUT_KEY_INVALID;
		case 0x45:
		return INPUT_KEY_INVALID;
		case 0x46:
		return INPUT_KEY_INVALID;
		case 0x47:
		return INPUT_KEY_INVALID;


		default:
		return INPUT_KEY_INVALID;
	}
	return INPUT_KEY_INVALID;
}


有中断信号时,读键盘的按键值,主函数实现:

    TM1650_init();
 
    sleep_ms(20);
    while(1){  
	    if (TM1650_Irq_Set())
		{
		    i2c_read_data(&input_key); 
		    printf("input_key:%02x:%d\r\n", input_key, get_input_key_value(input_key));
		}
	    sleep_ms(10); 
    }


 

几个报错处理:


1、开始通过文件方式操作export文件,发现总是失败;

[failed]gpio_export path:/sys/class/gpio/gpio145

open error: Permission denied

[failed]gpio_export path:/sys/class/gpio/gpio194

open error: Permission denied

[failed]gpio_cfg_attr path:/sys/class/gpio/gpio145/value

open error: No such file or directory

解决:使用如下命令执行后,再操作gpio就没有问题:

system("echo 199 > /sys/class/gpio/export");


2、sh: write error: Device or resource busy

未做处理,应该是权限控制问题;

 

3、write error: Operation not permited.

问题原因:direction是in时,写value失败

root@fsu:/home/fsu# echo 199 > /sys/class/gpio/export

root@fsu:/home/fsu# echo in > /sys/class/gpio/gpio199/direction

root@fsu:/home/fsu# echo 1 > /sys/class/gpio/gpio199/value

ash: write error: Operation not permitted

root@fsu:/home/fsu#


4、too many open file

文件打开没有close,网上找的gpio文件操作的代码(参考链接)有问题,操作完文件没有close; 


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