输入系统应用编程

news2024/10/6 5:09:23

1. 什么是输入系统

⚫先来了解什么是输入设备？

常见的输入设备有键盘、鼠标、遥控杆、书写板、触摸屏等等, 用户通过这些输入设备与 Linux 系统进行数据交换。

⚫ 什么是输入系统？

输入设备种类繁多，能否统一它们的接口？既在驱动层面统一，也在应用程序层面统一？可以的。

Linux 系统为了统一管理这些输入设备，实现了一套能兼容所有输入设备的框架：输入系统。驱动开发人员基于这套框架开发出程序，应用开发人员就可以使用统一的 API 去使用设备。

2 输入系统框架及调试

2.1 框架概述

作为应用开发人员，可以只基于 API 使用输入子系统。但是了解内核中输入子系统的框架、了解数据流程，有助于解决开发过程中碰到的硬件问题、驱动问题。

输入系统框架如图所示：

假设用户程序直接访问/dev/input/event0 设备节点，或者使用 tslib 访问设备节点，数据的流程如下：

1.APP 发起读操作，若无数据则休眠；

2.用户操作设备，硬件上产生中断；

3.输入系统驱动层对应的驱动程序处理中断：读取到数据，转换为标准的输入事件，向核心层汇报。所谓输入事件就是一个“struct input_event ”结构体。

4.核心层可以决定把输入事件转发给上面哪个 handler 来处理：

从 handler 的名字来看，它就是用来处输入操作的。有多种 handler ，比如：evdev_handler 、kbd_handler、 joydev_handler 等等。

最常用的是 evdev_handler ：它只是把 input_event 结构体保存在内核 buffer 等， APP 来读取时就原原本本地返回。它支持多个 APP 同时访问输入设备，每个 APP 都可以获得同一份输入事件。

当 APP 正在等待数据时， evdev_handler 会把它唤醒，这样 APP 就可以返回数据。

5.APP 对输入事件的处理：

APP 获得数据的方法有 2 种：直接访问设备节点 ( 比如/dev/input/event0,1,2,...)，或者通过 tslib 、 libinput 这类库来间接访问设备节点。这些库简化了对数据的处理。

2.2 编写 APP 需要掌握的知识

2.2.1 内核中怎么表示一个输入设备？

使用 input_dev 结构体来表示输入设备，它的内容如图输入设备结构体：

2.2.2 APP 可以得到什么数据？

可以得到一系列的输入事件，就是一个一个“struct input_event ”，它定义如图输入事件结构体：

每个输入事件 input_event 中都含有发生时间： timeval 表示的是“自系统启动以来过了多少时间”，它是一个结构体，含有“tv_sec 、 tv_usec ”两项 (即秒、微秒 ) 。

输入事件 input_event 中更重要的是： type( 哪类事件 ) 、 code( 哪个事件 ) 、value(事件值 ) ，细讲如下：

1.type ：表示哪类事件

比如 EV_KEY 表示按键类、 EV_REL 表示相对位移 ( 比如鼠标 ) ， EV_ABS 表示绝对位置( 比如触摸屏 ) 。如下图这几类事件 ( 参考 Linux 内核头文件 ) ：

2. code：表示该类事件下的哪一个事件

比如对于 EV_KEY( 按键 ) 类事件，它表示键盘。键盘上有很多按键，比如数字键 1 、 2 、 3 ，字母键 A 、 B 、 C 里等。所以可以有下图这些事件：

对于触摸屏，它提供的是绝对位置信息，有 X 方向、 Y 方向，还有压力值。所以 code 值有下图这些：

3. value ：表示事件值

对于按键，它的 value 可以是 0( 表示按键被按下 ) 、 1( 表示按键被松开 ) 、2(表示长按 ) ；

对于触摸屏，它的 value 就是坐标值、压力值。

4.事件之间的界线

APP 读取数据时，可以得到一个或多个数据，比如一个触摸屏的一个触点会上报 X 、 Y 位置信息，也可能会上报压力值。

◼ APP 怎么知道它已经读到了完整的数据？

驱动程序上报完一系列的数据后，会上报一个“同步事件”，表示数据上报完毕。APP 读到“同步事件”时，就知道已经读完了当前的数据。

同步事件也是一个 input_event 结构体，它的 type 、 code 、 value 三项都是 0 。

2.2.3 输入子系统支持完整的 API 操作

支持这些机制：阻塞、非阻塞、 POLL/SELECT 、异步通知。

2.3 调试技巧

2.3.1 确定设备信息

输入设备的设备节点名为/dev/input/eventX( 也可能是 /dev/eventX ， X表示 0 、 1 、 2 等数字 ) 。查看设备节点，可以执行以下命令：

ls /dev/input/* -l

或

ls /dev/event* -l

可以看到图类似下面的信息：

怎么知道这些设备节点对应什么硬件呢？可以在板子上执行以下命令：

cat /proc/bus/input/devices

这条指令的含义就是获取与 event 对应的相关设备信息，可以看到类似以下的结果：

那么这里的 I 、 N 、 P 、 S 、 U 、 H 、 B 对应的每一行是什么含义呢？

1. I:id of the device( 设备 ID)

该参数由结构体 struct input_id 来进行描述，驱动程序中会定义这样的结构体：

2. N:name of the device 设备名称

3. P:physical path to the device in the system hierarchy

系统层次结构中设备的物理路径。

4. S:sysfs path 位于 sys 文件系统的路径

5. U:unique identification code for the device(if device has it) 设备的唯一标识码

6. H:list of input handles associated with the device.与设备关联的输入句柄列表。

7. B:bitmaps( 位图 )

PROP:device properties and quirks(设备属性)
EV:types of events supported by the device(设备支持的事件类型)
KEY:keys/buttons this device has(此设备具有的键/按钮)
MSC:miscellaneous events supported by the device(设备支持的其他事件)
LED:leds present on the device(设备上的指示灯)

值得注意的是 B 位图，比如上图中“ B: EV=b ”用来表示该设备支持哪类输入事件。b 的二进制是 1011 ， bit0 、 1 、 3 为 1 ，表示该设备支持 0 、 1 、 3 这三类事件，即 EV_SYN 、 EV_KEY 、 EV_ABS 。

再举一个例子，“ B: ABS=2658000 3 ”如何理解？

它表示该设备支持 EV_ABS 这一类事件中的哪一些事件。这是 2 个 32 位的数字：0x2658000 、 0x3 ，高位在前低位在后，组成一个 64 位的数字：“0x2658000,00000003” ，数值为 1 的位有： 0 、 1 、 47 、 48 、 50 、 53 、 54 ，即：0、 1 、 0x2f 、 0x30 、 0x32 、 0x35 、 0x36 ，对应以下这些宏：