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基于STM32MP157的Linux内核按键驱动开发实践

访客 技术 2026年8月14日 1

1 GPIO操作核心流程

GPIO操作包含四个关键步骤:

  • 激活外设时钟门控
  • 配置引脚复用功能
  • 设置端口方向模式
  • 读取输入寄存器状态

2 STM32MP157按键硬件配置

2.1 硬件特性

开发板配置双按键电路,采用低电平待机设计,按键按下时输出高电平。对应GPIO引脚为PG2和PG3。

2.2 寄存器配置流程

  1. 时钟使能配置
    通过RCC_MP_AHB4ENSETR寄存器(偏移0xA28)使能GPIOG模块,设置第6位为1
  2. 模式配置
    配置GPIOx_MODER寄存器,PG2对应MODER[5:4],PG3对应MODER[7:6],设置为00选择输入模式
  3. 状态读取
    通过GPIOx_IDR寄存器获取引脚电平状态

3 驱动程序实现

3.1 核心驱动模块

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/io.h>

#define DEVICE_COUNT 2

struct button_dev {
    struct cdev cdev;
    int minor;
};

static dev_t dev_num;
static struct class *button_class;
static struct button_dev *button_devices;

static int button_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int minor = iminor(inode);
    // 初始化硬件配置
    hw_init(minor);
    return 0;
}

static ssize_t button_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    int minor = iminor(file->f_inode);
    char level = read_gpio(minor);
    copy_to_user(buf, &level, 1);
    return 1;
}

static struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = button_open,
    .read = button_read,
};

static int __init button_drv_init(void)
{
    alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, DEVICE_COUNT, "stm32_button");
    button_class = class_create(THIS_MODULE, "stm32_button");
    button_devices = kzalloc(sizeof(struct button_dev)*DEVICE_COUNT, GFP_KERNEL);
    
    for(int i=0; i<DEVICE_COUNT; i++) {
        cdev_init(&button_devices[i].cdev, &fops);
        cdev_add(&button_devices[i].cdev, MKDEV(MAJOR(dev_num), i), 1);
        device_create(button_class, NULL, MKDEV(MAJOR(dev_num), i), NULL, "button%d", i);
    }
    return 0;
}

static void __exit button_drv_exit(void)
{
    for(int i=0; i<DEVICE_COUNT; i++) {
        device_destroy(button_class, MKDEV(MAJOR(dev_num), i));
    }
    class_unregister(button_class);
    class_destroy(button_class);
    unregister_chrdev_region(dev_num, DEVICE_COUNT);
}

module_init(button_drv_init);
module_exit(button_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3.2 硬件抽象层实现

struct gpio_regs {
    volatile u32 moder;    // 0x00
    volatile u32 otyper;   // 0x04
    volatile u32 ospeedr;  // 0x08
    volatile u32 pupdr;    // 0x0C
    volatile u32 idr;      // 0x10
    volatile u32 odr;      // 0x14
    volatile u32 bsrr;     // 0x18
    volatile u32 afr[2];   // 0x20
};

static void __iomem *rcc_base;
static void __iomem *gpio_base;

static void hw_init(int which)
{
    if(!rcc_base) {
        rcc_base = ioremap(0x50000000 + 0xA28, 0x1000);
        gpio_base = ioremap(0x50008000, sizeof(struct gpio_regs));
    }

    // 使能GPIOG时钟
    writel(readl(rcc_base + 0x0) | (1<<6), rcc_base + 0x0);

    // 配置输入模式
    if(which == 0) {
        // PG3配置
        u32 moder_val = readl(gpio_base + 0x0);
        moder_val &= ~(0x3 << 6);
        writel(moder_val, gpio_base + 0x0);
    } else {
        // PG2配置
        u32 moder_val = readl(gpio_base + 0x0);
        moder_val &= ~(0x3 << 4);
        writel(moder_val, gpio_base + 0x0);
    }
}

static int read_gpio(int which)
{
    u32 data = readl(gpio_base + 0x10);
    return (which == 0) ? ((data & (1<<3)) ? 1 : 0) : ((data & (1<<2)) ? 1 : 0);
}

4 测试验证

执行以下测试步骤:

  1. 挂载NFS文件系统:
    mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs/ /mnt
  2. 加载驱动模块:
    insmod button_drv.ko
    insmod button_hw.ko
  3. 执行测试程序:
    ./button_test /dev/button0
    ./button_test /dev/button1

测试结果验证:按键按下时返回1,释放时返回0

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