淺析MTK hall霍爾傳感器之原理

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　　即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數 稱為霍爾系數，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）

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　　分類

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　　霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。

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　?。ㄒ唬╅_關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。開關型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。

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　?。ǘ┚€性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

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　　線性霍爾傳感器又可分為開環式和閉環式。閉環式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。。

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　　開關型

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　　如圖4所示，其中Bnp為工作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關”的磁感應強度。當外加的磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bnp以下時，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，傳感器才由低電平躍變為高電平。Bnp與BRP之間的滯后使開關動作更為可靠。

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　　鎖鍵型

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　　如圖5所示，當磁感應強度超過動作點Bnp時，傳感器輸出由高電平躍變為低電平，而在外磁場撤消后，其輸出狀態保持不變（即鎖存狀態），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。

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　　線性型

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　　輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。

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　　開環式電流傳感器

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　　由于通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。

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　　霍爾電流傳感器工作原理如圖6所示，標準圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾傳感器有信號輸出。

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　　閉環式電流傳感器

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　　磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環電流傳感器，也稱補償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈，電流所產生的磁場進行補償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態。

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　　磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產生的磁場被聚磁環聚集并感應到霍爾器件上， 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ，該磁場與被測電流產生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘 所產生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ，此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態平衡的過程。

　　2. dws配中斷腳和使能腳

　?。ǜ鶕韴D中“09_CAMERA_SENSOR”頁中， “HALL”部分【OUT】引腳所連接 - 使能腳GPIO12）

　　v666為例

　　dws配置pin腳： - 由于硬件上拉-》dws也要配成上拉

　　EintMode|Def.Mode M0|M1|M2|M3|M4|M5|M6|M7|InPull En|InPull SelHigh|Def.Dir|In|Out|OutHigh|VarName1

　　GPIO12 1 0:GPIO12 1 1 IN GPIO_HALL_1_PIN

　　dws配置EINT：

　　EINTVar|Debounce Time（ms）|Polarity|Sensitive_Level|Debounce En

　　EINT12 HALL_1 0 Low Level Disable

　　dts：

　　* HALL GPIO standardization */

　　&pio {

　　hall_pin_default： halldefaultcfg {

　　};

　　hall_pin_as_int： hallint@12 {

　　pins_cmd_dat {

　　pins = 《PINMUX_GPIO12__FUNC_GPIO12》;

　　slew-rate = 《0》;

　　bias-pull-up = 《00》;

　　};

　　};

　　};

　　&keypad {

　　pinctrl-names = “default”， “hall_pin_as_int”;

　　pinctrl-0 = 《&hall_pin_default》;

　　pinctrl-1 = 《&hall_pin_as_int》;

　　status = “okay”;

　　};

　　/* HALL GPIO end */

　　一、 查看是否有鍵值上報

　　getevent -i

　　add device 8： /dev/input/event1

　　bus： 0019

　　vendor 2454

　　product 6500

　　version 0010

　　name： “mtk-kpd” // 與音量加減鍵、電源鍵、hall同一個event

　　location： “”

　　id： “”

　　version： 1.0.1

　　getevent -t /dev/input/event1 // 打印出來的是16進制

　?。?0.169911］ 0001 0085 00000001 // 85 -》 133 遠離

　?。?0.169911］ 0000 0000 00000000

　?。?0.352126］ 0001 0085 00000000

　?。?0.352126］ 0000 0000 00000000

　　二、查看代碼確定上報鍵值

　　1. alps\kernel-3.18\drivers\input\keyboard\mediatek\kpd.c

　　#define KEY_HALL_F3 133 //for hall eint report key far // 磁鐵遠離

　　#define KEY_HALL_F4 134 //for hall eint report key close // 磁鐵靠近

　　2. alps/device/magcomm/magc6580_we_c_m/mtk-kpd.kl ， 映射給上層

　　key 114 0x72 VOLUME_DOWN // 側鍵

　　key 115 0x73 VOLUME_UP

　　key 116 0x74 POWER

　　+ key 133 F3 // 霍爾

　　+ key 134 F4

　　注：修改此文件，可以用push的方式先試驗

　　find /system -name mtk-kpd.kl

　　/system/usr/keylayout/mtk-kpd.kl

　　adb push 。.. /system/usr/keylayout/

　　三、添加權限

　　alps/device/mediatek/common/sepolicy/basic/system_app.te

　　# add permission for hall

　　allow system_app sysfs_keypad_file:dir { search read write };

　　allow system_app sysfs_keypad_file:file { read write getattr setattr open create };

　　alps/device/mediatek/common/sepolicy/full/platform_app.te

　　# add permission for hall

　　allow platform_app sysfs_keypad_file:dir { search read write };

　　allow platform_app sysfs_keypad_file:file { read write getattr setattr open create };

　　alps/device/mediatek/common/sepolicy/full/priv_app.te

　　# add permission for hall

　　allow priv_app sysfs_keypad_file:dir { search read write };

　　allow priv_app sysfs_keypad_file:file { read write getattr setattr open create };

　　四、手寫筆插入與拔出 - 用hall來實現，手寫筆尖有磁性（以80 5.1為例）

　　1. 修改alps/device/haocheng/hct6580_weg_a_l/mtk-kpd.kl ，映射給上層

　　key 133 F3

　　key 134 F4

　　+ key 136 F6

　　+ key 137 F7

　　2. 修改alps\kernel-3.10\drivers\misc\mediatek\keypad\kpd.c，仿造hall_1添加hall_2的代碼：

　　+ #ifdef GPIO_HALL_2_PIN

　　#define CUSTOM_HALL_2_SUPPORT

　　#define GPIO_HALL_2_EINT_PIN GPIO_HALL_2_PIN

　　#define GPIO_HALL_2_EINT_PIN_M_EINT GPIO_HALL_2_PIN_M_EINT

　　static unsigned int hall_2_irq;

　　#define HALL_2_TAG “hall： ”

　　#define HALL_2_DBG（fmt， args.。.） printk（HALL_2_TAG fmt， ##args）

　　struct work_struct hall_2_eint_work;

　　static int hall_2_state_flag = 0;

　　static bool hall_2_state = 1; //0： close 1:far

　　#define KEY_HALL_F6 136 //for hall eint report key far

　　#define KEY_HALL_F7 137 //for hall eint report key close

　　+ #endif

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_2_SUPPORT // 提供給上層調用接口： /sys/bus/。..

　　static volatile int hall_2_status = 0;

　　static ssize_t store_hall_2_state（struct device_driver *ddri， const char *buf， size_t count）

　　{

　　if （sscanf（buf， “%u”， &hall_2_status） ！= 1） {

　　kpd_print（“kpd call state： Invalid values\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　hall_2_state = （bool）hall_2_status;

　　return count;

　　}

　　static ssize_t show_hall_2_state（struct device_driver *ddri， char *buf）

　　{

　　ssize_t res;

　　res = snprintf（buf， PAGE_SIZE， “%d\n”， hall_2_state）;

　　return res;

　　}

　　static DRIVER_ATTR（hall_2_state， S_IWUSR | S_IALLUGO， show_hall_2_state， store_hall_2_state）;

　　+ #endif

　　static struct driver_attribute *kpd_attr_list［］ = {

　　&driver_attr_kpd_call_state，

　　#ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　&driver_attr_hall_state，

　　#endif

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_2_SUPPORT // 提供給上層調用接口： /sys/bus/。..

　　+ &driver_attr_hall_2_state，

　　+ #endif

　　};

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_2_SUPPORT

　　+ void kpd_hall_2_key_handler（unsigned long pressed， u16 linux_keycode）

　　{

　　if（！kpd_input_dev） {

　　printk（“KPD input device not ready\n”）;

　　return;

　　}

　　input_report_key（kpd_input_dev， linux_keycode， pressed）;

　　input_sync（kpd_input_dev）;

　　if （kpd_show_hw_keycode） {

　　printk（KPD_SAY “（%s） KEY_HALL keycode =%d \n”， pressed ？ “pressed” ： “released”， linux_keycode）;

　　}

　　}

　　static void hall_2_work_func（struct work_struct *work）

　　{

　　if（hall_2_state == 1） {

　　kpd_hall_key_handler（1， KEY_HALL_F6）;

　　kpd_hall_key_handler（0， KEY_HALL_F6）;

　　} else if（hall_2_state == 0） {

　　kpd_hall_key_handler（1， KEY_HALL_F7）;

　　kpd_hall_key_handler（0， KEY_HALL_F7）;

　　}

　　}

　　bool get_hall_2_state（）

　　{

　　return hall_2_state;

　　}

　　EXPORT_SYMBOL（get_hall_2_state）;

　　void hall_2_eint_func（void）

　　{

　　disable_irq_nosync（hall_2_irq）;

　　if（hall_2_state_flag）

　　{

　　hall_2_state_flag = 0;

　　hall_2_state = 1;

　　irq_set_irq_type（hall_2_irq，IRQ_TYPE_LEVEL_LOW）;

　　}

　　else{

　　hall_2_state_flag = 1;

　　hall_2_state = 0;

　　irq_set_irq_type（hall_2_irq，IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH）;

　　}

　　enable_irq（hall_2_irq）;

　　schedule_work（&hall_2_eint_work）;

　　}

　　static irqreturn_t hall_2_irq_handler（int irq， void *dev_id）

　　{

　　hall_2_eint_func（）;

　　return IRQ_HANDLED;

　　}

　　int hall_2_setup_eint（void）

　　{

　　struct device_node *hall_node;

　　u32 ints［2］ = {0， 0};

　　mt_set_gpio_dir（GPIO_HALL_2_EINT_PIN， GPIO_DIR_IN）;

　　mt_set_gpio_mode（GPIO_HALL_2_EINT_PIN， GPIO_HALL_2_EINT_PIN_M_EINT）;

　　mt_set_gpio_pull_enable（GPIO_HALL_2_EINT_PIN， 0）;

　　hall_node = of_find_compatible_node（NULL，NULL，“mediatek， HALL_2-eint”）;

　　if（hall_node）{

　　printk（“hall_irq has find！\n”）;

　　of_property_read_u32_array（hall_node， “debounce”， ints， ARRAY_SIZE（ints））;

　　mt_gpio_set_debounce（ints［0］， ints［1］）;

　　hall_2_irq= irq_of_parse_and_map（hall_node， 0）;

　　if （！hall_2_irq）

　　{

　　printk（“irq_of_parse_and_map hall fail??！\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　if（request_irq（hall_2_irq， hall_2_irq_handler， IRQF_TRIGGER_NONE， “HALL_2-eint”， NULL）） {

　　printk（“HALL IRQ NOT AVAILABLE??！\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　}

　　else{

　　printk（“null hall_irq node！\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　return 0;

　　}

　　#endif

　　static int kpd_pdrv_probe（struct platform_device *pdev）

　　{

　　#ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　__set_bit（KEY_HALL_F3， kpd_input_dev-》keybit）;

　　__set_bit（KEY_HALL_F4， kpd_input_dev-》keybit）;

　　#endif

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_2_SUPPORT

　　+ __set_bit（KEY_HALL_F6， kpd_input_dev-》keybit）; // 使能input上報鍵值

　　+ __set_bit（KEY_HALL_F7， kpd_input_dev-》keybit）;

　　+ #endif

　　。..

　　#ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　INIT_WORK（&hall_eint_work， hall_work_func）;

　　hall_setup_eint（）;

　　#endif

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_2_SUPPORT

　　+ INIT_WORK（&hall_2_eint_work， hall_2_work_func）; // 中斷中喚醒工作，工作中上報key

　　+ hall_2_setup_eint（）; // 設置GPIO口狀態，從dts獲取中斷信息，注冊中斷

　　+ #endif

　　。..

　　}

　　3. 修改dws，配置GPIO口為中斷模式，配置中斷的觸發方式（電平or邊沿）

　　五、39平臺：

　　1. device/mediateksample/k39tv1_bsp_1g/mtk-kpd.kl

　　+ key 133 F3

　　+ key 134 F4

　　2. mt6739.dts

　　+ hall_1： hall_1 {

　　+ compatible = “mediatek， hall_1-eint”;

　　+ status = “disabled”;

　　+ };

　　3. k39tv1_bsp_1g.dts

　　+ /* HALL GPIO standardization */

　　+ &keypad {

　　pinctrl-names = “default”， “hall_pin_as_int”;

　　pinctrl-0 = 《&hall_pin_default》;

　　pinctrl-1 = 《&hall_pin_as_int》;

　　status = “okay”;

　　};

　　&pio {

　　hall_pin_default： halldefaultcfg {

　　};

　　hall_pin_as_int： hallint@14 {

　　pins_cmd_dat {

　　pins = 《PINMUX_GPIO14__FUNC_GPIO14》;

　　slew-rate = 《0》;

　　bias-pull-up = 《00》;

　　};

　　};

　　+ };

　　+ /* HALL GPIO end */

　　4. codegen.dws

　　EINT：

　　ID EINTVar|Debounce Time（ms）|Polarity|Sensitive_Level|Debounce En

　　EINT14 HALL_1 0 Low Level Disable

　　GPIO：

　　ID EintMode|Def.Mode M0|M1|M2|M3|M4|M5|M6|M7|InPull En|InPull SelHigh|Def.Dir|In|Out|OutHigh|VarName1

　　GPIO14 1 0:GPIO14 1 1 1 IN 1 GPIO_HALL_1_PIN

　　5. kernel-4.4/drivers/input/keyboard/mediatek/kpd.c

　　+ #ifdef CONFIG_KST_HALL_SUPPORT

　　+ #define CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　#define GPIO_HALL_EINT_PIN GPIO_HALL_1_PIN

　　#define GPIO_HALL_EINT_PIN_M_EINT GPIO_HALL_1_PIN_M_EINT

　　static unsigned int hall_irq;

　　#define HALL_TAG “hall： ”

　　#define HALL_DBG（fmt， args.。.） printk（HALL_TAG fmt， ##args）

　　struct work_struct hall_eint_work;

　　static int hall_state_flag = 0;

　　static bool hall_state = 1; //0： close 1:far

　　#define KEY_HALL_F3 133 //116 //for hall eint report key far

　　#define KEY_HALL_F4 134 //62 //for hall eint report key close

　　struct pinctrl *hallpinctrl;

　　+ struct pinctrl_state *hall_pin_as_int;

　　+ #endif

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　+ static volatile int hall_status = 0;

　　static ssize_t store_hall_state（struct device_driver *ddri， const char *buf， size_t count）

　　{

　　if （sscanf（buf， “%u”， &hall_status） ！= 1） {

　　kpd_print（“kpd call state： Invalid values\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　hall_state = （bool）hall_status;

　　return count;

　　}

　　static ssize_t show_hall_state（struct device_driver *ddri， char *buf）

　　{

　　ssize_t res;

　　res = snprintf（buf， PAGE_SIZE， “%d\n”， hall_state）;

　　return res;

　　}

　　+ static DRIVER_ATTR（hall_state， S_IWUSR | S_IRUGO， show_hall_state， store_hall_state）;

　　+ #endif

　　static struct driver_attribute *kpd_attr_list［］ = {

　　&driver_attr_kpd_call_state，

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　+ &driver_attr_hall_state，

　　+ #endif

　　};

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　+ void kpd_hall_key_handler（unsigned long pressed， u16 linux_keycode）

　　{

　　if（！kpd_input_dev） {

　　printk（“KPD input device not ready\n”）;

　　return;

　　}

　　input_report_key（kpd_input_dev， linux_keycode， pressed）;

　　input_sync（kpd_input_dev）;

　　if （kpd_show_hw_keycode） {

　　printk（KPD_SAY “（%s） KEY_HALL keycode =%d \n”， pressed ？ “pressed” ： “released”， linux_keycode）;

　　}

　　}

　　static void hall_work_func（struct work_struct *work）

　　{

　　printk（“key hall_work_func not ready\n”）; //add

　　if（hall_state == 1） {

　　kpd_hall_key_handler（1， KEY_HALL_F3）;

　　kpd_hall_key_handler（0， KEY_HALL_F3）;

　　}

　　else if（hall_state == 0） {

　　kpd_hall_key_handler（1， KEY_HALL_F4）;

　　kpd_hall_key_handler（0， KEY_HALL_F4）;

　　}

　　}

　　void hall_eint_func（void）

　　{

　　disable_irq_nosync（hall_irq）;

　　if（hall_state_flag）

　　{

　　hall_state_flag = 0;

　　hall_state = 1;

　　irq_set_irq_type（hall_irq，IRQ_TYPE_LEVEL_LOW）;

　　}

　　else

　　{

　　hall_state_flag = 1;

　　hall_state = 0;

　　irq_set_irq_type（hall_irq，IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH）;

　　}

　　enable_irq（hall_irq）;

　　schedule_work（&hall_eint_work）;

　　}

　　static irqreturn_t hall_irq_handler（int irq， void *dev_id）

　　{

　　hall_eint_func（）;

　　return IRQ_HANDLED;

　　}

　　int hall_setup_eint（void）

　　{

　　struct device_node *hall_node;

　　u32 ints［2］ = {0， 0};

　　hall_node = of_find_compatible_node（NULL，NULL，“mediatek， hall_1-eint”）;

　　if（hall_node）{

　　printk（“hall_irq has find！\n”）;

　　of_property_read_u32_array（hall_node， “debounce”， ints， ARRAY_SIZE（ints））;

　　gpio_set_debounce（ints［0］， ints［1］）;

　　hall_irq= irq_of_parse_and_map（hall_node， 0）;

　　if （！hall_irq）

　　{

　　printk（“irq_of_parse_and_map hall fail??！\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　if（request_irq（hall_irq， hall_irq_handler， IRQF_TRIGGER_NONE， “hall_1-eint”， NULL）） {

　　printk（“HALL IRQ NOT AVAILABLE??！\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　}

　　else

　　{

　　printk（“null hall_irq node！\n”）;

　　return -EINVAL;

　　}

　　return 0;

　　+ }

　　+ #endif

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　+ int hall_get_gpio_info（struct platform_device *pdev）

　　{

　　int ret;

　　hallpinctrl = devm_pinctrl_get（&pdev-》dev）;

　　if （IS_ERR（hallpinctrl）） {

　　ret = PTR_ERR（hallpinctrl）;

　　dev_err（&pdev-》dev， “hallpinctrl err！\n”）;

　　return ret;

　　}

　　hall_pin_as_int = pinctrl_lookup_state（hallpinctrl， “hall_pin_as_int”）;

　　if （IS_ERR（hall_pin_as_int）） {

　　ret = PTR_ERR（hall_pin_as_int）;

　　dev_err（&pdev-》dev， “hall_pin_as_int err！\n”）;

　　return ret;

　　}

　　pinctrl_select_state（hallpinctrl， hall_pin_as_int）;

　　return 0;

　　+ }

　　+ #endif

　　static int kpd_pdrv_probe（struct platform_device *pdev）

　　{

　　__set_bit（KPD_KEY_MAP， kpd_input_dev-》keybit）;

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　+ __set_bit（KEY_HALL_F3， kpd_input_dev-》keybit）;

　　+ __set_bit（KEY_HALL_F4， kpd_input_dev-》keybit）;

　　+ #endif

　　。..

　　hrtimer_init（&aee_timer_5s， CLOCK_MONOTONIC， HRTIMER_MODE_REL）;

　　aee_timer_5s.function = aee_timer_5s_func;

　　+ #ifdef CUSTOM_HALL_SUPPORT

　　+ INIT_WORK（&hall_eint_work， hall_work_func）;

　　+ hall_get_gpio_info（pdev）;

　　+ hall_setup_eint（）;

　　+ #endif

　　err = kpd_create_attr（&kpd_pdrv.driver）;

　　。..

　　}

　　調試案例

　　案例一 ： hall不通 - 電容貼錯

　　現象 ：

　　平臺 ： androidN，MTK6737

　　排查過程： 1. 查看是否有鍵值上報 - 拿磁鐵靠近

　　getevent -t /dev/input/event1 - 無鍵值上報

　　2. 檢查dws中的gpio口配置&中斷配置、dts中斷配置均ok（根據原理圖得知EINT12 即 GPIO12）

　　3. 接示波器量中斷腳 - 磁鐵靠近時 中斷腳無高低電平變化

　　4. 交給硬件同事檢查 -》 一個電容貼錯，替換后ok

　　處理方案： 換料 改bom

　　案例二 ： hall不通 - hall芯片貼反

　　現象 ：

　　平臺 ： androidN，MTK6737

　　排查過程： 1. 查看是否有鍵值上報 - 拿磁鐵靠近

　　getevent -t /dev/input/event1 - 無鍵值上報

　　2. 檢查dws中的gpio口配置&中斷配置、dts中斷配置均ok

　　3. hall芯片貼反了 -》 改正ok

　　案例三 ： hall不通 - 硬件短路

　　現象 ：

　　平臺 ： androidN，MTK6737

　　排查過程： 1. 查看是否有鍵值上報 - 拿磁鐵靠近

　　getevent -t /dev/input/event1 - 無鍵值上報

　　2. 用鑷子將hall中斷腳短地（平常上拉為高電平，低電平為中斷） - 有鍵值上報