1)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：正點(diǎn)原子Linux開發(fā)板
2)摘自《正點(diǎn)原子I.MX6U嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)指南》
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第五十八章Linux INPUT子系統(tǒng)實(shí)

按鍵、鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏等都屬于輸入(input)設(shè)備，Linux內(nèi)核為此專門做了一個(gè)叫做input子系統(tǒng)的框架來(lái)處理輸入事件。輸入設(shè)備本質(zhì)上還是字符設(shè)備，只是在此基礎(chǔ)上套上了input框架，用戶只需要負(fù)責(zé)上報(bào)輸入事件，比如按鍵值、坐標(biāo)等信息，input核心層負(fù)責(zé)處理這些事件。本章我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下Linux內(nèi)核中的input子系統(tǒng)。

58.1 input子系統(tǒng)

58.1.1input子系統(tǒng)簡(jiǎn)介

input就是輸入的意思，因此input子系統(tǒng)就是管理輸入的子系統(tǒng)，和pinctrl和gpio子系統(tǒng)一樣，都是Linux內(nèi)核針對(duì)某一類設(shè)備而創(chuàng)建的框架。比如按鍵輸入、鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等等這些都屬于輸入設(shè)備，不同的輸入設(shè)備所代表的含義不同，按鍵和鍵盤就是代表按鍵信息，鼠標(biāo)和觸摸屏代表坐標(biāo)信息，因此在應(yīng)用層的處理就不同，對(duì)于驅(qū)動(dòng)編寫者而言不需要去關(guān)心應(yīng)用層的事情，我們只需要按照要求上報(bào)這些輸入事件即可。為此input子系統(tǒng)分為input驅(qū)動(dòng)層、input核心層、input事件處理層，最終給用戶空間提供可訪問(wèn)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，input子系統(tǒng)框架如圖58.1.1.1所示：

圖58.1.1.1 input子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖58.1.1中左邊就是最底層的具體設(shè)備，比如按鍵、USB鍵盤/鼠標(biāo)等，中間部分屬于Linux內(nèi)核空間，分為驅(qū)動(dòng)層、核心層和時(shí)間層，最右邊的就是用戶空間，所有的輸入設(shè)備以文件的形式供用戶應(yīng)用程序使用。可以看出input子系統(tǒng)用到了我們前面講解的驅(qū)動(dòng)分層模型，我們編寫驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候只需要關(guān)注中間的驅(qū)動(dòng)層、核心層和事件層，這三個(gè)層的分工如下：

驅(qū)動(dòng)層：輸入設(shè)備的具體驅(qū)動(dòng)程序，比如按鍵驅(qū)動(dòng)程序，向內(nèi)核層報(bào)告輸入內(nèi)容。

核心層：承上啟下，為驅(qū)動(dòng)層提供輸入設(shè)備注冊(cè)和操作接口。通知事件層對(duì)輸入事件進(jìn)行處理。

事件層：主要和用戶空間進(jìn)行交互。

58.1.2input驅(qū)動(dòng)編寫流程

input核心層會(huì)向Linux內(nèi)核注冊(cè)一個(gè)字符設(shè)備，大家找到drivers/input/input.c這個(gè)文件，input.c就是input輸入子系統(tǒng)的核心層，此文件里面有如下所示代碼：

示例代碼58.1.2.1 input核心層創(chuàng)建字符設(shè)備過(guò)程

1767struct class input_class ={

1768.name ="input",

1769.devnode = input_devnode,

1770};

......

2414staticint __init input_init(void)

2415{

2416int err;

2417

2418 err = class_register(&input_class);

2419if(err){

2420 pr_err("unable to register input_dev class");

2421return err;

2422}

2423

2424 err = input_proc_init();

2425if(err)

2426goto fail1;

2427

2428 err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR,0),

2429 INPUT_MAX_CHAR_DEVICES,"input");

2430if(err){

2431 pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);

2432goto fail2;

2433}

2434

2435return0;

2436

2437 fail2: input_proc_exit();

2438 fail1: class_unregister(&input_class);

2439return err;

2440}

第2418行，注冊(cè)一個(gè)input類，這樣系統(tǒng)啟動(dòng)以后就會(huì)在/sys/class目錄下有一個(gè)input子目錄，如圖58.1.2.1所示：

圖58.1.2.1input類

第2428~2429行，注冊(cè)一個(gè)字符設(shè)備，主設(shè)備號(hào)為INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR定義在include/uapi/linux/major.h文件中，定義如下：

#define INPUT_MAJOR 13

因此，input子系統(tǒng)的所有設(shè)備主設(shè)備號(hào)都為13，我們?cè)谑褂胕nput子系統(tǒng)處理輸入設(shè)備的時(shí)候就不需要去注冊(cè)字符設(shè)備了，我們只需要向系統(tǒng)注冊(cè)一個(gè)input_device即可。

1、注冊(cè)input_dev

在使用input子系統(tǒng)的時(shí)候我們只需要注冊(cè)一個(gè)input設(shè)備即可，input_dev結(jié)構(gòu)體表示input設(shè)備，此結(jié)構(gòu)體定義在include/linux/input.h文件中，定義如下(有省略)：

示例代碼58.1.2.2 input_dev結(jié)構(gòu)體

121struct input_dev {

122constchar*name;

123constchar*phys;

124constchar*uniq;

125struct input_id id;

126

127unsignedlong propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];

128

129unsignedlong evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件類型的位圖 */

130unsignedlong keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按鍵值的位圖 */

131unsignedlong relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相對(duì)坐標(biāo)的位圖 */

132unsignedlong absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 絕對(duì)坐標(biāo)的位圖 */

133unsignedlong mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 雜項(xiàng)事件的位圖 */

134unsignedlong ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED相關(guān)的位圖 */

135unsignedlong sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];/* sound有關(guān)的位圖 */

136unsignedlong ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 壓力反饋的位圖 */

137unsignedlong swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*開關(guān)狀態(tài)的位圖 */

......

189bool devres_managed;

190};

第129行，evbit表示輸入事件類型，可選的事件類型定義在include/uapi/linux/input.h文件中，事件類型如下：

示例代碼58.1.2.3 事件類型

#define EV_SYN 0x00 /* 同步事件 */

#define EV_KEY 0x01 /* 按鍵事件 */

#define EV_REL 0x02 /* 相對(duì)坐標(biāo)事件 */

#define EV_ABS 0x03 /* 絕對(duì)坐標(biāo)事件 */

#define EV_MSC 0x04 /* 雜項(xiàng)(其他)事件 */

#define EV_SW 0x05 /* 開關(guān)事件 */

#define EV_LED 0x11 /* LED */

#define EV_SND 0x12 /* sound(聲音) */

#define EV_REP 0x14 /* 重復(fù)事件 */

#define EV_FF 0x15 /* 壓力事件 */

#define EV_PWR 0x16 /* 電源事件 */

#define EV_FF_STATUS 0x17 /* 壓力狀態(tài)事件 */

比如本章我們要使用到按鍵，那么就需要注冊(cè)EV_KEY事件，如果要使用連按功能的話還需要注冊(cè)EV_REP事件。

繼續(xù)回到示例代碼58.1.2.2中，第129行~137行的evbit、keybit、relbit等等都是存放不同事件對(duì)應(yīng)的值。比如我們本章要使用按鍵事件，因此要用到keybit，keybit就是按鍵事件使用的位圖，Linux內(nèi)核定義了很多按鍵值，這些按鍵值定義在include/uapi/linux/input.h文件中，按鍵值如下：

示例代碼58.1.2.4 按鍵值

215 #define KEY_RESERVED 0

216 #define KEY_ESC 1

217 #define KEY_1 2

218 #define KEY_2 3

219 #define KEY_3 4

220 #define KEY_4 5

221 #define KEY_5 6

222 #define KEY_6 7

223 #define KEY_7 8

224 #define KEY_8 9

225 #define KEY_9 10

226 #define KEY_0 11

......

794 #define BTN_TRIGGER_HAPPY39 0x2e6

795 #define BTN_TRIGGER_HAPPY40 0x2e7

我們可以將開發(fā)板上的按鍵值設(shè)置為示例代碼58.1.2.4中的任意要一個(gè)，比如我們本章實(shí)驗(yàn)會(huì)將I.MX6U-ALPHA開發(fā)板上的KEY按鍵值設(shè)置為KEY_0。

在編寫input設(shè)備驅(qū)動(dòng)的時(shí)候我們需要先申請(qǐng)一個(gè)input_dev結(jié)構(gòu)體變量，使用input_allocate_device函數(shù)來(lái)申請(qǐng)一個(gè)input_dev，此函數(shù)原型如下所示：

struct input_dev *input_allocate_device(void)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：

參數(shù)：無(wú)。

返回值：申請(qǐng)到的input_dev。

如果要注銷的input設(shè)備的話需要使用input_free_device函數(shù)來(lái)釋放掉前面申請(qǐng)到的input_dev，input_free_device函數(shù)原型如下：

void input_free_device(struct input_dev *dev)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：

dev：需要釋放的input_dev。

返回值：無(wú)。

申請(qǐng)好一個(gè)input_dev以后就需要初始化這個(gè)input_dev，需要初始化的內(nèi)容主要為事件類型(evbit)和事件值(keybit)這兩種。input_dev初始化完成以后就需要向Linux內(nèi)核注冊(cè)input_dev了，需要用到input_register_device函數(shù)，此函數(shù)原型如下：

int input_register_device(struct input_dev *dev)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：

dev：要注冊(cè)的input_dev 。

返回值：0，input_dev注冊(cè)成功；負(fù)值，input_dev注冊(cè)失敗。

同樣的，注銷input驅(qū)動(dòng)的時(shí)候也需要使用input_unregister_device函數(shù)來(lái)注銷掉前面注冊(cè)的input_dev，input_unregister_device函數(shù)原型如下：

void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：

dev：要注銷的input_dev 。

返回值：無(wú)。

綜上所述，input_dev注冊(cè)過(guò)程如下：

①、使用input_allocate_device函數(shù)申請(qǐng)一個(gè)input_dev。

②、初始化input_dev的事件類型以及事件值。

③、使用input_unregister_device函數(shù)向Linux系統(tǒng)注冊(cè)前面初始化好的input_dev。

④、卸載input驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要先使用input_unregister_device函數(shù)注銷掉注冊(cè)的input_dev，然后使用input_free_device函數(shù)釋放掉前面申請(qǐng)的input_dev。input_dev注冊(cè)過(guò)程示例代碼如下所示：

示例代碼58.1.2.5 input_dev注冊(cè)流程

1struct input_dev *inputdev;/* input結(jié)構(gòu)體變量 */

2

3/* 驅(qū)動(dòng)入口函數(shù) */

4staticint __init xxx_init(void)

5{

6 ......

7 inputdev = input_allocate_device(); /* 申請(qǐng)input_dev */

8 inputdev->name ="test_inputdev"; /* 設(shè)置input_dev名字 */

9

10 /*********第一種設(shè)置事件和事件值的方法***********/

11 __set_bit(EV_KEY, inputdev->evbit); /* 設(shè)置產(chǎn)生按鍵事件 */

12 __set_bit(EV_REP, inputdev->evbit); /* 重復(fù)事件 */

13 __set_bit(KEY_0, inputdev->keybit); /*設(shè)置產(chǎn)生哪些按鍵值 */

14 /************************************************/

15

16 /*********第二種設(shè)置事件和事件值的方法***********/

17 keyinputdev.inputdev->evbit[0]= BIT_MASK(EV_KEY)|

BIT_MASK(EV_REP);

18 keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)]|=

BIT_MASK(KEY_0);

19 /************************************************/

20

21 /*********第三種設(shè)置事件和事件值的方法***********/

22 keyinputdev.inputdev->evbit[0]= BIT_MASK(EV_KEY)|

BIT_MASK(EV_REP);

23 input_set_capability(keyinputdev.inputdev, EV_KEY, KEY_0);

24 /************************************************/

25

26 /* 注冊(cè)input_dev */

27 input_register_device(inputdev);

28 ......

29 return0;

30}

31

32/* 驅(qū)動(dòng)出口函數(shù) */

33staticvoid __exit xxx_exit(void)

34{

35 input_unregister_device(inputdev); /* 注銷input_dev */

36 input_free_device(inputdev); /* 刪除input_dev */

37}

第1行，定義一個(gè)input_dev結(jié)構(gòu)體指針變量。

第4~30行，驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)，在此函數(shù)中完成input_dev的申請(qǐng)、設(shè)置、注冊(cè)等工作。第7行調(diào)用input_allocate_device函數(shù)申請(qǐng)一個(gè)input_dev。第10~23行都是設(shè)置input設(shè)備事件和按鍵值，這里用了三種方法來(lái)設(shè)置事件和按鍵值。第27行調(diào)用input_register_device函數(shù)向Linux內(nèi)核注冊(cè)inputdev。

第33~37行，驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)，第35行調(diào)用input_unregister_device函數(shù)注銷前面注冊(cè)的input_dev，第36行調(diào)用input_free_device函數(shù)刪除前面申請(qǐng)的input_dev。

2、上報(bào)輸入事件

當(dāng)我們向Linux內(nèi)核注冊(cè)好input_dev以后還不能高枕無(wú)憂的使用input設(shè)備，input設(shè)備都是具有輸入功能的，但是具體是什么樣的輸入值Linux內(nèi)核是不知道的，我們需要獲取到具體的輸入值，或者說(shuō)是輸入事件，然后將輸入事件上報(bào)給Linux內(nèi)核。比如按鍵，我們需要在按鍵中斷處理函數(shù)，或者消抖定時(shí)器中斷函數(shù)中將按鍵值上報(bào)給Linux內(nèi)核，這樣Linux內(nèi)核才能獲取到正確的輸入值。不同的事件，其上報(bào)事件的API函數(shù)不同，我們依次來(lái)看一下一些常用的事件上報(bào)API函數(shù)。

首先是input_event函數(shù)，此函數(shù)用于上報(bào)指定的事件以及對(duì)應(yīng)的值，函數(shù)原型如下：

void input_event(struct input_dev *dev,

unsigned int type,

unsigned int code,

int value)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：

dev：需要上報(bào)的input_dev。

type:上報(bào)的事件類型，比如EV_KEY。

code：事件碼，也就是我們注冊(cè)的按鍵值，比如KEY_0、KEY_1等等。

value：事件值，比如1表示按鍵按下，0表示按鍵松開。

返回值：無(wú)。

input_event函數(shù)可以上報(bào)所有的事件類型和事件值，Linux內(nèi)核也提供了其他的針對(duì)具體事件的上報(bào)函數(shù)，這些函數(shù)其實(shí)都用到了input_event函數(shù)。比如上報(bào)按鍵所使用的input_report_key函數(shù)，此函數(shù)內(nèi)容如下：

例代碼58.1.2.6 input_report_key函數(shù)

static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,

unsignedint code,int value)

{

input_event(dev, EV_KEY, code,!!value);

}

從示例代碼58.1.2.6可以看出，input_report_key函數(shù)的本質(zhì)就是input_event函數(shù)，如果要上報(bào)按鍵事件的話還是建議大家使用input_report_key函數(shù)。

同樣的還有一些其他的事件上報(bào)函數(shù)，這些函數(shù)如下所示：

void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

void input_mt_sync(struct input_dev *dev)

當(dāng)我們上報(bào)事件以后還需要使用input_sync函數(shù)來(lái)告訴Linux內(nèi)核input子系統(tǒng)上報(bào)結(jié)束，input_sync函數(shù)本質(zhì)是上報(bào)一個(gè)同步事件，此函數(shù)原型如下所示：

void input_sync(struct input_dev *dev)

函數(shù)參數(shù)和返回值含義如下：

dev：需要上報(bào)同步事件的input_dev。

返回值：無(wú)。

綜上所述，按鍵的上報(bào)事件的參考代碼如下所示：

示例代碼58.1.2.7 事件上報(bào)參考代碼

1 /* 用于按鍵消抖的定時(shí)器服務(wù)函數(shù) */

2void timer_function(unsignedlong arg)

3{

4 unsignedchar value;

5

6 value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 讀取IO值 */

7 if(value ==0){ /* 按下按鍵 */

8 /* 上報(bào)按鍵值 */

9 input_report_key(inputdev, KEY_0,1); /* 最后一個(gè)參數(shù)1，按下 */

10 input_sync(inputdev); /* 同步事件 */

11 }else{ /* 按鍵松開 */

12 input_report_key(inputdev, KEY_0,0); /* 最后一個(gè)參數(shù)0，松開 */

13 input_sync(inputdev); /* 同步事件 */

14 }

15}

第6行，獲取按鍵值，判斷按鍵是否按下。

第9~10行，如果按鍵值為0那么表示按鍵被按下了，如果按鍵按下的話就要使用input_report_key函數(shù)向Linux系統(tǒng)上報(bào)按鍵值，比如向Linux系統(tǒng)通知KEY_0這個(gè)按鍵按下了。

第12~13行，如果按鍵值為1的話就表示按鍵沒有按下，是松開的。向Linux系統(tǒng)通知KEY_0這個(gè)按鍵沒有按下或松開了。

58.1.3 input_event結(jié)構(gòu)體

Linux內(nèi)核使用input_event這個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)表示所有的輸入事件，input_envent結(jié)構(gòu)體定義在include/uapi/linux/input.h文件中，結(jié)構(gòu)體內(nèi)容如下：

示例代碼58.1.3.1 input_event結(jié)構(gòu)體

24struct input_event {

25 struct timeval time;

26 __u16 type;

27 __u16 code;

28 __s32 value;

29};

我們依次來(lái)看一下input_event結(jié)構(gòu)體中的各個(gè)成員變量：

time：時(shí)間，也就是此事件發(fā)生的時(shí)間，為timeval結(jié)構(gòu)體類型，timeval結(jié)構(gòu)體定義如下：

示例代碼58.1.3.2 timeval結(jié)構(gòu)體

1typedeflong __kernel_long_t;

2typedef __kernel_long_t __kernel_time_t;

3typedef __kernel_long_t __kernel_suseconds_t;

4

5struct timeval {

6 __kernel_time_t tv_sec; /* 秒 */

7 __kernel_suseconds_t tv_usec; /* 微秒 */

8};

從示例代碼58.1.3.2可以看出，tv_sec和tv_usec這兩個(gè)成員變量都為long類型，也就是32位，這個(gè)一定要記住，后面我們分析event事件上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)候要用到。

type：事件類型，比如EV_KEY，表示此次事件為按鍵事件，此成員變量為16位。

code：事件碼，比如在EV_KEY事件中code就表示具體的按鍵碼，如：KEY_0、KEY_1等等這些按鍵。此成員變量為16位。

value：值，比如EV_KEY事件中value就是按鍵值，表示按鍵有沒有被按下，如果為1的話說(shuō)明按鍵按下，如果為0的話說(shuō)明按鍵沒有被按下或者按鍵松開了。

input_envent這個(gè)結(jié)構(gòu)體非常重要，因?yàn)樗械妮斎朐O(shè)備最終都是按照input_event結(jié)構(gòu)體呈現(xiàn)給用戶的，用戶應(yīng)用程序可以通過(guò)input_event來(lái)獲取到具體的輸入事件或相關(guān)的值，比如按鍵值等。關(guān)于input子系統(tǒng)就講解到這里，接下來(lái)我們就以開發(fā)板上的KEY0按鍵為例，講解一下如何編寫input驅(qū)動(dòng)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的三个子系统_「正点原子Linux连载」第五十八章Linux INPUT子系统实验(一）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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