3、GPIO接口驱动开发：从控制器模型到按键中断实战

GPIO，说白了就是芯片的“手脚”。你要让传感器上报数据，或者让执行器干活，最终都得通过GPIO来操作。这一章，我们就来啃下这块硬骨头。

3.1 GPIO控制器模型：鸿蒙怎么管这些“手脚”

鸿蒙的GPIO驱动，不是让你直接去操作寄存器地址。它抽象了一套模型，叫GPIO控制器。我个人习惯，先把这个模型搞清楚，再写代码会顺手很多。

每个GPIO控制器，在鸿蒙里对应一个 GpioController 结构体。它管着一组GPIO管脚，比如一个GPIO0到GPIO31。控制器里会注册好操作函数：读、写、设置方向、配置中断。

你想想看，如果每个芯片都直接操作寄存器，那代码移植起来得多痛苦？鸿蒙这套模型，就是让你换芯片时，只换底层操作函数，上层逻辑纹丝不动。

3.2 GPIO管脚配置：别小看这一步

配置管脚，看似简单，坑却不少。我记得刚做驱动时，有个传感器死活读不到数据，查了两天，最后发现是管脚复用没配对。

鸿蒙里配置一个GPIO管脚，通常需要这几步：

1. 获取控制器句柄：通过设备树或平台数据拿到 GpioController。
2. 设置方向：输入还是输出？用 GpioSetDir()。
3. 设置输出值：如果是输出，设高或低。
4. 配置上下拉：有些场景需要内部上拉或下拉。
5. 配置驱动能力：电流驱动强度，一般默认就行。

3.3 中断注册与响应：让CPU别傻等

轮询？那是下下策。真正高效的驱动，都是用中断。按键按下，CPU才来处理，平时该干嘛干嘛。

鸿蒙的中断注册流程，我总结为三步：

1. 申请中断号：通过 GpioToIrq(gpio) 把GPIO管脚映射成中断号。
2. 注册中断处理函数：调用 request_irq(irq, handler, flags, name, dev)。
3. 使能中断：调用 enable_irq(irq)。

中断处理函数里，有个铁律：快进快出。不要在中断上下文里做耗时操作，比如打印、内存分配。真要处理数据，用工作队列或tasklet推到下半部去。

3.4 实战：按键中断驱动

光说不练假把式。我们写一个真实的按键中断驱动。假设按键接在GPIO5，按下为低电平。

先看代码框架：

#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/of.h>

static int key_gpio = 5;
static int key_irq;
static struct work_struct key_work;

// 工作队列处理函数（下半部）
static void key_work_handler(struct work_struct *work)
{
    int val;
    gpio_get_value(key_gpio, &val);
    printk("Key pressed! value = %d\n", val);
    // 这里可以上报事件给上层
}

// 中断上半部
static irqreturn_t key_isr(int irq, void *dev_id)
{
    // 调度下半部
    schedule_work(&key_work);
    return IRQ_HANDLED;
}

static int __init key_drv_init(void)
{
    int ret;

    // 1. 申请GPIO
    ret = gpio_request(key_gpio, "key-gpio");
    if (ret) {
        printk("gpio request failed\n");
        return ret;
    }

    // 2. 设置方向为输入
    gpio_direction_input(key_gpio);

    // 3. 映射中断号
    key_irq = gpio_to_irq(key_gpio);

    // 4. 注册中断，下降沿触发
    ret = request_irq(key_irq, key_isr, IRQF_TRIGGER_FALLING,
                      "key_irq", NULL);
    if (ret) {
        printk("request irq failed\n");
        gpio_free(key_gpio);
        return ret;
    }

    // 5. 初始化工作队列
    INIT_WORK(&key_work, key_work_handler);

    printk("key driver init ok\n");
    return 0;
}

static void __exit key_drv_exit(void)
{
    free_irq(key_irq, NULL);
    gpio_free(key_gpio);
    printk("key driver exit\n");
}

module_init(key_drv_init);
module_exit(key_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

这段代码，我拆开讲几个关键点：

• gpio_to_irq：把物理GPIO转成系统中断号，不同平台映射方式不同，但API统一了。
• IRQF_TRIGGER_FALLING：下降沿触发，按键按下时电平从高变低。
• schedule_work：把耗时操作推到进程上下文，避免中断里卡死。

嗯，这里要注意，工作队列里的 printk 只是演示。实际产品中，你应该用 input_report_key 上报给输入子系统，或者通过netlink发消息给用户态。

这张图把整个中断响应链路画清楚了。从硬件按键按下，到最终事件上报，每一步都有明确的职责。你写驱动时，脑子里要有这张图，就知道代码该往哪个环节塞。