Linux驱动之input输入子系统
输入子系统用于实现Linux系统输入设备（鼠标 键盘 触摸屏 游戏杆）驱动的一种框架。输入子系统从下到上分为输入驱动层、输入核心层、输入事件处理层，最终给用户空间提供可访问的设备节点。
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前言:
输入子系统用于实现Linux系统输入设备（鼠标 键盘 触摸屏 游戏杆）驱动的一种框架。Linux内核将其中的固定部分放入内核，驱动开发时只需要实现其中的不固定部分（主要还是和硬件相关的部分），这和platform设备驱动总线很相似。
介绍：
输入子系统对应的设备文件是固定的名称。例如 /dev/input/event0，event0是触摸屏的设备文件。别的输入设备文件可能是event1或event2等。
输入子系统的主设备号固定是13，像混杂设备的主设备号固定是10一样。
输入子系统从下到上分为输入驱动层、输入核心层、输入事件处理层，最终给用户空间提供可访问的设备节点。
-
Input driver ：主要将硬件信息和上报的数据信息提供给核心层，中断设置。
-
Input core ：为驱动层提供输入设备注册和操作接口，通知事件层对输入事件进行处理。注册设备类和cdev。
-
Event handler ：为用户层提供统一的访问接口，并处理驱动层提交的数据处理。设备文件的创建。
input核心层会向Linux内核注册一个字符设备，drivers/input/input.c文件就是input输入子系统的核心层。核心层向内核注册了一个input类(/sys/class)，并且注册了主设备号INPUT_MAJOR(13)的字符设备。在使用input子系统处理输入设备时就不需要去注册字符设备了，只需要向系统注册一个input_device即可。
input_dev结构体:
使用input子系统时，需要注册input_device设备，input_device由input_dev结构体表示。
struct input_dev {
const char *name; //提供给用户的输入设备的名称
const char *phys; //提供给编程者的设备节点的名称
const char *uniq; //指定唯一的ID号，就像MAC地址一样
struct input_id id; //输入设备标识ID，用于和事件处理层进行匹配
unsigned long evbit[NBITS(EV_MAX)]; // 记录设备支持的事件类型
unsigned long keybit[NBITS(KEY_MAX)]; // 记录设备支持的按键类型
unsigned long relbit[NBITS(REL_MAX)]; // 表示能产生哪些相对坐标事件, x,y,滚轮
unsigned long absbit[NBITS(ABS_MAX)]; // 表示能产生哪些绝对坐标事件, x,y
unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];
unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];
unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
unsigned int hint_events_per_packet;
unsigned int keycodemax;
unsigned int keycodesize;
void *keycode;
...
}- input_dev 结构体中的evbit 表示输入事件类型， 每个输入事件类型都有不同的值，当我们这个输入子系统包含哪些输入事件，也就是能向用户上报哪些输入事件，就需要在evbit数组中使能置1。
#define EV_SYN 0x00 // 同步事件（上报）
#define EV_KEY 0x01 // 按键事件
#define EV_REL 0x02 // 相对坐标事件
#define EV_ABS 0x03 // 绝对坐标事件
#define EV_MSC 0x04
#define EV_SW 0x05
#define EV_LED 0x11
#define EV_SND 0x12
#define EV_REP 0x14
#define EV_FF 0x15
#define EV_PWR 0x16
#define EV_FF_STATUS 0x17
#define EV_MAX 0x1f
#define EV_CNT (EV_MAX+1)上面是evbit所支持的事件类型，其中EV_SYN表示同步事件是用来上报事件的。当没有输入事件应用层read进程是阻塞的，收到EV_SYN才会唤醒向应用空间上报事件，简单来说就是当我们发生了一个按键事件或者相对坐标事件，内核会把事件放在缓冲区中，当发生了同步事件才会把阻塞的进程(read)唤醒并向应用空间上报发生的事件。绝对坐标事件是以整个屏幕的左上角为起点来计算坐标，但在滑动窗口中，是以窗口的左上角为起点来计算坐标称为相对坐标。
- input_dev 结构体中的keybit 表示按键事件类型，每个按键都有不同的值，当我们这个输入子系统包含哪些按键码，也就是能向用户上报哪些按键码，就需要在keybit数组中使能置1。
#define KEY_RESERVED 0
#define KEY_ESC 1
#define KEY_1 2
#define KEY_2 3
#define KEY_3 4
#define KEY_4 5
#define KEY_5 6
#define KEY_6 7
#define KEY_7 8
#define KEY_8 9
#define KEY_9 10
#define KEY_0 11- input_dev 结构体中的absbit 表示绝对坐标事件类型，有不同的坐标类型，我们需要定义包含哪些坐标类型，在absbit数组中使能置1。
#define ABS_x 0x00
#define ABS_Y 0x01
#define A_z 0×02
#define ABS_RX 0x03
#define ABS_RY 0x04
#define ABS_RZ 0x05
#define ABS_THROTTLE 0x06
#define ABS_RUDDER 0x07
#define ABS_WHEEL 0×0B
#define ABS_GAS 0x09
#define ABS_BRAKE 0x0a
#define ABS_HATOx 0x10
#define ABS_HATOY 0x11
#define ABS_HAT1X 0x12
#define ABS_HAT1Y 0x13
使用set_bit()函数对以上的成员中某些位进行置1。
void set_bit(int nr, unsigned long *addr)
参数：
nr： 要设置的那一位，从0开始
addr: 开始计数的地址
例如key = 0x10; set_bit(0,&key); 那key的第0位被置1，key = 0x11。
输入子系统的使用流程：
需要的头文件：
#include <linux/input.h>
先申请，再注册，先注销，再释放。
//申请 input_dev 结构体变量
struct input_dev *input_allocate_device(void)
//返回值：申请到的input_dev//注册 input_dev
int input_register_device(struct input_dev *dev)
参数：dev：要注册的input_dev
//返回值：0，注册成功；负值，注册失败............
//注销 input_dev
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
参数：dev：要注销的 input_dev/
//释放 input_dev
void input_free_device(struct input_dev *dev)
参数：dev：要释放的 input_dev
把触发的输入事件类型及输入数据，上报给内核，使用input_event()函数上报。
void input_event(struct input_dev *dev,
unsigned int type,
unsigned int code,
int value)
参数：
dev: 需要上报的 input_dev
type: 上报的事件类型，比如 EV_KEY，EV_ABS
code: 事件码，也就是我们注册的按键值或者坐标轴，比如KEY_A、 ABS_X 等等
value: 事件值，例如0表示按键按下，1表示按键松开，(50,64)表示触摸点的X，Y坐标
上报事件结束以后还需要使用告诉内核，使用input_sync()或者input_event()函数。
void input_sync(struct input_dev *dev)
参数：dev：需要上报同步事件的 input_dev
void input_event(struct input_dev *dev, EV_SYN, 0, 0)
Linux内核使用input_event结构体来表示所有的输入事件，用户应用程序可以通过input_event来获取到具体的输入事件或相关的值。
/* input_envent 结构体定义在include/uapi/linux/input.h 文件中 */
struct input_event {
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};
//time：时间，也就是此事件发生的时间，为 timeval 结构体类型
//type：事件类型，比如EV_KEY，表示此次事件为按键事件
//code：事件码，比如在EV_KEY事件中就表示具体的按键码，KEY_0/KEY_1等按键
//value：值，比如EV_KEY事件中就表示按键值，表示按键有没有被按下实例测试 ：
编写用一个按键的输入子系统例子来测试一下吧。
btn_drv.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/gpio.h>
#include <mach/platform.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/input.h>
struct btn_res{
int gpio;//端口号
char *name;//名称
int code;//键值
};
struct btn_res btn_info[] = {
[0] = {
.gpio = PAD_GPIO_A+28,
.name = "K2",
.code = KEY_2,
},
[1] = {
.gpio = PAD_GPIO_B+9,
.name = "K6",
.code = KEY_6,
},
[2] = {
.gpio = PAD_GPIO_B+30,
.name = "K3",
.code = KEY_3,
},
[3] = {
.gpio = PAD_GPIO_B+31,
.name = "K4",
.code = KEY_4,
}
};
//初始化内核定时器
struct timer_list btn_timer;
//声明input_dev指针
struct input_dev *btn_dev = NULL;
//超时处理函数---真实按键事件
void btn_timer_function(unsigned long data)
{
int state;//引脚状态
struct btn_res *pdata = (struct btn_res *)data;//引脚数据
//区分哪个按键
//区分按下松开
state = gpio_get_value(pdata->gpio);
//上报数据
//按键事件
input_event(btn_dev,EV_KEY,pdata->code,!state);
//同步事件-----唤醒接口层阻塞的读函数
input_event(btn_dev,EV_SYN,0,0);
}
//中断处理函数
irqreturn_t btn_handler(int irq, void *dev_id)
{
//设置超时处理函数的参数
btn_timer.data = (unsigned long)dev_id;
//重置定时器--- 10ms超时
mod_timer(&btn_timer, jiffies+msecs_to_jiffies(10));
return IRQ_HANDLED;//处理成功
}
//加载函数
int btn_input_init(void)
{
int ret,i,j;
// 1.分配input_dev
btn_dev = input_allocate_device();
if(IS_ERR_OR_NULL(btn_dev)){
printk("input_allocate_device failed!\n");
ret = -ENOMEM;
goto failure_input_allocate;
}
// 2.初始化input_dev
//设置会发生的事件
set_bit(EV_KEY,btn_dev->evbit);
set_bit(EV_SYN,btn_dev->evbit);
//会使用的键值
for(i=0;i<ARRAY_SIZE(btn_info);i++){
set_bit(btn_info[i].code,btn_dev->keybit);
}
// 3.将input_dev注册到内核
ret = input_register_device(btn_dev);
if(ret<0){
printk("input_register_device failed!\n");
goto failure_input_register;
}
/*ARRAY_SIZE求数组元素个数*/
for(i=0;i<ARRAY_SIZE(btn_info);i++){
//申请中断
ret = request_irq(gpio_to_irq(btn_info[i].gpio), //中断号
btn_handler, //中断处理函数
IRQF_TRIGGER_RISING|IRQF_TRIGGER_FALLING, //中断标志,包括触发方式----- 上升下降沿触发
btn_info[i].name, //中断名称
&btn_info[i]);//传递给中断处理函数的参数
if(ret<0){
printk("request_irq failed!\n");
goto failure_request_irq;
}
}
//初始化定时器
init_timer(&btn_timer);
btn_timer.function = btn_timer_function;
return 0;
failure_request_irq:
//第i次失败了
//释放0 --- i-1中申请的中断
for(j=0;j<i;j++){
free_irq(gpio_to_irq(btn_info[j].gpio), &btn_info[j]);
}
input_unregister_device(btn_dev);
failure_input_register:
input_free_device(btn_dev);
failure_input_allocate:
return ret;
}
//卸载函数
void btn_input_exit(void)
{
int i;
del_timer(&btn_timer);
//释放所有申请的中断
for(i=0;i<ARRAY_SIZE(btn_info);i++){
free_irq(gpio_to_irq(btn_info[i].gpio), &btn_info[i]);
}
//从内核注销inpt_dev
input_unregister_device(btn_dev);
//释放input_dev空间
input_free_device(btn_dev);
}
//声明为模块的入口和出口
module_init(btn_input_init);
module_exit(btn_input_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");//GPL模块许可证
MODULE_AUTHOR("xin");//作者
MODULE_VERSION("1.0");//版本
MODULE_DESCRIPTION("button input module!");//描述信息
btn_test.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/input.h>
int main()
{
int ret;
struct input_event key_evt;
int fd = open("/dev/event5",O_RDWR);
if(fd==-1){
perror("open");
exit(-1);
}
printf("open successed!fd = %d\n",fd);
while(1){
//读取键值
ret = read(fd,&key_evt,sizeof(key_evt));
if(ret<0){
perror("read");
break;
}
if(key_evt.type==EV_KEY){
switch(key_evt.code){
case KEY_2:
printf("key_2 %s \n",key_evt.value?"pressed":"released");
break;
case KEY_3:
printf("key_3 %s \n",key_evt.value?"pressed":"released");
break;
case KEY_4:
printf("key_4 %s \n",key_evt.value?"pressed":"released");
break;
case KEY_6:
printf("key_6 %s \n",key_evt.value?"pressed":"released");
break;
default:
printf("unknow input!\n");
break;
}
}
}
close(fd);
return 0;
}
如图所示，按键输入子系统加载到内核中/dev/input目录下多出了一个event5设备文件，且使用定时器消，抖按键没有抖动。
参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/571498030
好了，以上就是Linux驱动输入子系统的全部内容了，如果有什么疑问和建议欢迎在评论区中提出来喔。
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