8.2 USB键盘驱动编写和测试

目标：根据USB驱动分析和上节的USB鼠标驱动，编写键盘驱动，并测试。

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一、原理分析

1. 首先通过打印usb_buf[i]中的8字节数据，看一下按键按下之后会接收到什么。

1）通过按完所有键盘按键打印的结果可知，有8个按键会打印在usb_buf[0]里，即：

ctrl左键----0x01----00000001

shift左键----0x02----00000010

alt左键----0x04------00000100

win左键----0x08-----00001000

ctrl右键----0x10------00010000

shift右键----0x20------00100000

alt右键----0x40--------01000000

win右键----0x80-------10000000

2）usb_buf[2]--usb_buf[7]为A B C D 1 2 3 4 F2 F4等普通的按键；

根据上节内容可知，按键的KEY_L等值得宏定义在input.h中，即：

从打印的usb_buf[i]数组可知，字符A为0x04，但alt左键也是0x04，该怎样在程序里区分呢？

。。。。。。。。。。

在键盘的源码程序/drivers/hid/usbhid/usbkbd.c中，使用过数组一一对应的：

static unsigned char usb_kbd_keycode[] = {
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};

1）对于字符A的0x04就对应数组中的0x30；这里usb_buf[2-7]的0x04等数值，就对应usb_kbd_keycode[256]中的位置，确定每个按键的input码。

2）对于8个特殊按键，其位置为usb_buf[0]-1+ 224, input码为：usb_kbd_keycode[usb_buf[0]-1+ 224]（数组从0开始）。例如：ctrl左键在usb_buf[0]为0x01，对应的input码为：usb_kbd_keycode[0+ 224]=29。正好和input.h中的宏定义的值相同。

同时，也可以有源码程序推理出：

 for (i = ; i < ; i++)
     input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[i + ], (kbd->new[] >> i) & );

程序中用于判断这8个按键的数据kbd->new[0]（usb_buf[0]）是否为1，然后通过input_report_key函数上传按键事件。

例如：alt左键----0x04------00000100按下后，判断(0x04 >> 2) & 1=1，则上报。

二、源码分析

1.中断函数

 static void usb_kbd_irq(struct urb *urb)
 {
     struct usb_kbd *kbd = urb->context;
     int i;

     switch (urb->status) {
     case :            /* success */
         break;
     case -ECONNRESET:    /* unlink */
     case -ENOENT:
     case -ESHUTDOWN:
         return;
     /* -EPIPE:  should clear the halt */
     default:        /* error */
         goto resubmit;
     }
     //特殊的8个按键检测是否按下
     for (i = ; i < ; i++)
         input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[i + ], (kbd->new[] >> i) & );
 　　//检测普通按键 数组下表为2-7
     for (i = ; i < ; i++) {
 　　　　　//usb_kbd_keycode数组中跳过前面3个0，从3开始；
　　　　　　　//上一次的按键kbd->old[i]非0数值 与 kbd->new + 2开始的6个字节的kbd->new[i]数组数值是否有相同的，若无，则按键已经松开
         if (kbd->old[i] >  && memscan(kbd->new + , kbd->old[i], ) == kbd->new + ) { 
             if (usb_kbd_keycode[kbd->old[i]])  //判断非零值
                 input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->old[i]], ); //上传松开事件
             else
                 info("Unknown key (scancode %#x) released.", kbd->old[i]);
         }
 　　　　//当前状态的按键kbd->new[i]非0数值 与 上一次的按键kbd->old[i]+ 2开始的6个字节的是否有相同的，若无，则按键已经按下
         if (kbd->new[i] >  && memscan(kbd->old + , kbd->new[i], ) == kbd->old + ) {
             if (usb_kbd_keycode[kbd->new[i]])
                 input_report_key(kbd->dev, usb_kbd_keycode[kbd->new[i]], );
             else
                 info("Unknown key (scancode %#x) pressed.", kbd->new[i]);
         }
     }
 　　
     input_sync(kbd->dev);

     memcpy(kbd->old, kbd->new, );  //拷贝当前按键的8个字节到kbd->old，进行下一次的判断

 resubmit:
     i = usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);
     if (i)
         err ("can't resubmit intr, %s-%s/input0, status %d",
                 kbd->usbdev->bus->bus_name,
                 kbd->usbdev->devpath, i);
 }

2. 修改id_table（用于驱动和设备匹配的）

 static struct usb_device_id usb_keyboardid_table [] = {
     { USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
         USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) },//USB协议:键盘协议

 };

三、自己编写的程序

 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/slab.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/init.h>
 #include <linux/usb/input.h>
 #include <linux/hid.h>

 static struct input_dev *myusb_kbd_dev;
 static char *usb_buf;
 static dma_addr_t usb_buf_phys;
 static int len;
 static struct urb *myusb_kbd_urb;

 //键盘码表共有252个数据
 static const unsigned char usb_kbd_keycode[] = {
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         , , , , , , , , , , , , , ,  ,  ,
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         , , ,, , ,,,,,,,,,,,
        ,,,,,,,,,,,
 };       

 static struct usb_device_id usb_keyboardid_table [] = {
     { USB_INTERFACE_INFO(USB_INTERFACE_CLASS_HID, USB_INTERFACE_SUBCLASS_BOOT,
         USB_INTERFACE_PROTOCOL_KEYBOARD) },//USB协议:键盘协议

 };

 void my_memcpy(unsigned char *dest,unsigned char *src,int len)      //复制缓存
 {
        while(len--)
         {
             *dest++= *src++;
         }
 }

 static void usb_keyboardirq(struct urb *urb)
 {
     static unsigned char pre_val[]={,,,,,,,};
     int i;

      //8个特殊按键，对比上一次的按键值pre_val[0]和当前usb_buf[0]，如果不相等有按键按下，则上报
     for (i = ; i < ; i++)
     if(((pre_val[]>>i)&)!=((usb_buf[]>>i)&))
     {
         input_report_key(myusb_kbd_dev, usb_kbd_keycode[i + ], (usb_buf[]>> i) & );
         input_sync(myusb_kbd_dev);             //上传同步事件
     }

     /*上传普通按键*/
     for(i=;i<;i++)
     if(pre_val[i]!=usb_buf[i])  //上一次和本次按键值不同，说明有按键按下
     {
         if(usb_buf[i])      //非0，按下事件上报
             input_report_key(myusb_kbd_dev,usb_kbd_keycode[usb_buf[i]], );
         else  if(pre_val[i])                                             //上一次非零，本次为0，松开事件
             input_report_key(myusb_kbd_dev,usb_kbd_keycode[pre_val[i]], );
         input_sync(myusb_kbd_dev);             //上传同步事件
     }

     my_memcpy(pre_val, usb_buf, );       //更新数据

     /* 重新提交urb */
     usb_submit_urb(myusb_kbd_urb, GFP_KERNEL);
 }

 static int usb_keyboardprobe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
 {
     volatile unsigned char  i;
     struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf); //设备，通过usb_ interface接口获取usb_device设备,为后面设置USB数据传输用
     struct usb_host_interface *interface;               // 当前接口
     struct usb_endpoint_descriptor *endpoint;
     int pipe;                                            //端点管道

     interface = intf->cur_altsetting;
     endpoint = &interface->endpoint[].desc;            //当前接口下的端点描述符

     printk("VID=%x,PID=%x\n",dev->descriptor.idVendor,dev->descriptor.idProduct); 

     /* a. 分配一个input_dev */
     myusb_kbd_dev = input_allocate_device();

     /* b. 设置 */
     /* b.1 能产生哪类事件 */
     set_bit(EV_KEY, myusb_kbd_dev->evbit);
     set_bit(EV_REP, myusb_kbd_dev->evbit);

     /* b.2 添加所有按键 */
     for (i = ; i < ; i++)
     set_bit(usb_kbd_keycode[i], myusb_kbd_dev->keybit);
     clear_bit(, myusb_kbd_dev->keybit);
 

     /* c. 注册 */
     input_register_device(myusb_kbd_dev);

     /* d. 硬件相关操作 */
     /* 数据传输3要素: 源,目的,长度 */
     /* 源: USB设备的某个端点 */
     pipe = usb_rcvintpipe(dev, endpoint->bEndpointAddress);

     /* 长度: */
     len = endpoint->wMaxPacketSize;

     /* 目的: */
     usb_buf = usb_buffer_alloc(dev, len, GFP_ATOMIC, &usb_buf_phys);

     /* 使用"3要素" */
     /* 分配usb request block */
     myusb_kbd_urb = usb_alloc_urb(, GFP_KERNEL);//usb传输素具的urb结构体
     /* 使用"3要素设置urb" */
     usb_fill_int_urb(myusb_kbd_urb, dev, pipe, usb_buf, len, usb_keyboardirq, NULL, endpoint->bInterval);
     myusb_kbd_urb->transfer_dma = usb_buf_phys;
     myusb_kbd_urb->transfer_flags |= URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;

     /* 使用URB */
     usb_submit_urb(myusb_kbd_urb, GFP_KERNEL);

     return ;
 }

 static void usb_keyboarddisconnect(struct usb_interface *intf)
 {
     struct usb_device *dev = interface_to_usbdev(intf);

     //printk("disconnect usbmouse!\n");
     usb_kill_urb(myusb_kbd_urb);
     usb_free_urb(myusb_kbd_urb);

     usb_buffer_free(dev, len, usb_buf, usb_buf_phys);
     input_unregister_device(myusb_kbd_dev);
     input_free_device(myusb_kbd_dev);
 }

 /* 1. 分配/设置usb_driver */
 static struct usb_driver usb_keyboarddriver = {
     .name        = "usb_keyboard",
     .probe       = usb_keyboardprobe,
     .disconnect  = usb_keyboarddisconnect,
     .id_table    = usb_keyboardid_table,
 };

 static int usb_keyboardinit(void)
 {
     /* 2. 注册 */
     usb_register(&usb_keyboarddriver);
     return ;
 }

 static void usb_keyboardexit(void)
 {
     usb_deregister(&usb_keyboarddriver);
 }

 module_init(usb_keyboardinit);
 module_exit(usb_keyboardexit);

 MODULE_LICENSE("GPL");

四、测试

1. 烧写内核，编译/加载驱动模块。

2. # cat /dev/tty1

3. # exec 0</dev/tty1 （直接可以用键盘操作开发板的控制台）