By Toradex 胡珊逢
1). 简介
触摸屏，无论是电阻式还是电容式，在嵌入式领域有着广泛的使用。配合设计优秀的 GUI，能够给用户带来很好的体验。很多时候，触摸屏在使用之前都需要进行校准，并且当外界的温度发生变化时，可能需要重新校准。对于电容屏还会受到静电的干扰。因此在工业设备上，为了保证输入的准确性，矩阵键盘仍被广泛地使用。
控制器通过轮询矩阵键盘的行列GPIO获取按键的情况。Linux 是一种多任务非实时操作系统，其他任务的执行会影响到矩阵键盘轮询，从而导致按键识别出现错误。本文所演示的嵌入式平台基于NXP iMX6 SoC，带有一个键盘控制器KPP，除了能够实现轮询矩阵键盘外，还支持自带上拉电阻、消抖、多按键识别、长按等功能。用户可以直接GPIO连接到按键上，无需添加电阻和二极管。如果使用二极管，还可以支持更多的按键组合。默认的KPP 最大支持8*8矩阵键盘。
Toradex 的 iMX6计算机模块，根据不同的系列支持部分按键，Colibri iMX6 为 5*5，Apalis iMX6为7*6。下面我们将以Colibri iMX6 Linux 4.1.41为例，介绍矩阵键盘的应用。
本文所演示的平台来自于Toradex Colibri iMX6嵌入式平台，其支持的最大矩阵键盘为5*5，而Toradex另一个产品系列Apalis系列则最大支持7*6。
2). 准备
a).Colibri iMX6 ARM核心版配合Colibri Evaluation Board载板，连接调试串口到开发主机，具体操作方法可以参考这里。
b).Colibri iMX6操作系统使用Toradex Linux Release V2.7b3，下载和更新方法请参考这里。
3). 配置KPP驱动并测试
a). 默认配置下，KPP 驱动并没有开启，需要修改imx6dl-colibri-eval-v3.dts和imx6qdl-colibri.dtsi device tree 文件。你可以直接使用下面的补丁，修改矩阵键盘的配置。
ftp://ftp.toradex.cn/Documents/ApplicationNote/resources/matrix_keypad.patch
b). 然后重新生成dtb文件，并更新到Colibri iMX6后重启。
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$ make imx6dl-colibri-eval-v3.dtb
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c). 在启动日志中可以看到 KPP 驱动被加载
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root@colibri-imx6:/dev/input# dmesg|grepkpp
[ 1.551426] input: 20b8000.kpp as /devices/soc0/soc/2000000.aips-bus/20b8000.kpp/input/input0
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d). Linux输入设备识别KPP
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root@colibri-imx6:~# xinput
? Virtual core pointer id=2 [master pointer (3)]
?? Virtual core XTEST pointer id=4 [slave pointer (2)]
??stmpe-ts id=8 [slave pointer (2)]
? Virtual core keyboard id=3 [master keyboard (2)]
? Virtual core XTEST keyboard id=5 [slave keyboard (3)]
?gpio-keys id=6 [slave keyboard (3)]
?20b8000.kpp id=7 [slave keyboard (3)]
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e). 根据在 device tree 中的GPIO 配置，短接任一对 ROW 和 KEY 的引脚，即可模拟按键。
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pinctrl_kpp: kppgrp {
fsl,pins = <
MX6QDL_PAD_KEY_ROW2__KEY_ROW2 0x1b010 /*SODIMM 186*/
MX6QDL_PAD_KEY_ROW4__KEY_ROW4 0x1b010 /*SODIMM188*/
MX6QDL_PAD_CSI0_DAT5__KEY_ROW5 0x1b010 /*SODIMM155*/
MX6QDL_PAD_GPIO_2__KEY_ROW6 0x1b010 /*SODIMM180*/
MX6QDL_PAD_GPIO_5__KEY_ROW7 0x1b010/*SODIMM176*/
MX6QDL_PAD_KEY_COL2__KEY_COL2 0x110b0/*SODIMM184*/
MX6QDL_PAD_KEY_COL4__KEY_COL4 0x110b0/*SODIMM178*/
MX6QDL_PAD_GPIO_19__KEY_COL5 0x110b0/*SODIMM168*/
MX6QDL_PAD_CSI0_DAT6__KEY_COL6 0x110b0/*SODIMM157*/
MX6QDL_PAD_GPIO_4__KEY_COL7 0x110b0/*SODIMM174*/
>;
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f). 通过evtest命令，查看按下的键值，以及是否属于长按等信息。
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root@colibri-imx6:~# evtest
No device specified, trying to scan all of /dev/input/event*
Available devices:
/dev/input/event0: 20b8000.kpp
/dev/input/event1: stmpe-ts
/dev/input/event2: gpio-keys
Select the device event number [0-2]: 0
Input driver version is 1.0.1
Input device ID: bus 0x19 vendor 0x0 product 0x0 version 0x0
Input device name: "20b8000.kpp"
......
Testing ... (interrupt to exit)
Event: time 1502961213.623148, type 4 (EV_MSC), code 4 (MSC_SCAN), value 12
Event: time 1502961213.623148, type 1 (EV_KEY), code 2 (KEY_1), value 1
Event: time 1502961213.623148, -------------- SYN_REPORT ------------
Event: time 1502961213.873096, type 1 (EV_KEY), code 2 (KEY_1), value 2
Event: time 1502961213.873096, -------------- SYN_REPORT ------------
Event: time 1502961213.913117, type 1 (EV_KEY), code 2 (KEY_1), value 2
Event: time 1502961213.913117, -------------- SYN_REPORT ------------
Event: time 1502961213.953088, type 1 (EV_KEY), code 2 (KEY_1), value 2
Event: time 1502961213.953088, -------------- SYN_REPORT ------------
Event: time 1502961213.963156, type 4 (EV_MSC), code 4 (MSC_SCAN), value 12
Event: time 1502961213.963156, type 1 (EV_KEY), code 2 (KEY_1), value 0
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4). KPP应用程序开发示例
a). 在应用程序中，用structinput_event读取按键的信息。
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structinput_event {
structtimeval time;
__u16 type;//类型
__u16 code;//键值
__s32 value;//按下还是释放
};
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b). 具体请参考下面的源码
ftp://ftp.toradex.cn/Documents/ApplicationNote/resources/maxtrix_keypad_test.c
// input_event中读取按下键值以及按下、保持、释放动作。
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root@colibri-imx6:~# ./maxtrix_keypad_test
25 keys.
Press any key.
Key press
Code: 7
Key release
Code: 7
Key press
Code: 7
Key hold
Code: 7
Key hold
Code: 7
Key hold
Code: 7
Key hold
Code: 7
Key hold
Code: 7
Key release
Code: 7
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5). 总结
KPP 还具有其他功能，利于识别组合键、消除 ghost key等，矩阵键盘电路也需要做一些修改，如使用二极管，具体的参考IMX6SDLRM文档中Chapter 39Keypad Port (KPP)章节。
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