IMX6ULL|input子系统（按键实验）

一.input子系统

input子系统是Linux对输入设备提供的统一驱动框架。如按键、键盘、触摸屏和鼠标等输入设备的驱动方式是类似的，当出现按键、触摸等操作时，硬件产生中断，然后CPU直接读取引脚电平，或通过SPI、I2C等通讯方式从设备的寄存器读取具体的按键值或触摸坐标，然后把这些信息提交给内核。使用input子系统
驱动的输入设备可以通过统一的数据结构提交给内核，该数据结构包括输入的时间、类型、代号以及具体的键值或坐标，而内则通过/dev/input目录下的文件接口传递给用户空间。

在Linux内核源码的/Documentation/input目录包含了input子系统相关的说明。

#在主机下执行如下命令
#安装evtest工具
sudo apt install evtest -y
#使用sudo权限运行evtest工具
sudo evtest
#根据自己主机的输出来选择某个设备测试，下图选择的是“6”，鼠标
#根据选择的设备测试，如选择的键盘就按键盘，选择鼠标就移植鼠标

在这里插入图片描述

上图的执行过程说明如下：

运行evtest工具，它列出了系统当前可用的/dev/input/event0~6输入事件文件，并且列出了这些事件对应的设备名。
我们根据设备名的“VirtualBox mouse intergration”推猜它就是接入到电脑的鼠标，所以输入了它对应的event6事件编号6，实验时请根据自己电脑的输出来选择。
输入编号后它列出了event6的一些设备信息，包括驱动版本、设备ID、设备名、支持的事件类型、事件代号以及输入值的取值范围。
此时移动鼠标，可以看到它输出了详细的事件信息，如果移动后没有输出，说明你选择的不是鼠标设备，请退出重新选择。输出信息中每一行包含了鼠标上报事件的具体时间time、事件类型type 3（EV_ABS）、事件代号code 1或code0（ABS_Y或ABS_X）和具体的值value，该值就是鼠标X/Y的坐标。

二.input事件结构

在这里插入图片描述

可看到“/dev/input”目录下，有event*、js*、mouse*及mice文件，它们分别是驱动层evdev（通用输入事件）、joydev（游戏杆）及遗留的mousedev（鼠标）设备暴露到用户空间的访问接口文件，读取这些文件的内容可获取到设备上报的信息。

在前面LED、GPIO子系统中，brightness、direction等设备文件直接使用字符串来记录具体的信息，所以使用cat命令输出文件的内容时，字符串的形式非常方便我们阅读。但是event文件包含的信息较多，使用字符串不方便其它程序处理，它采用了纯粹的内核事件数据结构来记录内容，其它程序使用时应把读取到的内容按数据的结构进行格式化转换，该数据结构定义如下所示。

struct input_event {
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};

time：该变量用于记录事件产生的时间戳，既evtest输出的time值。
type：输入设备的事件类型。系统常用的默认类型有EV_KEY、 EV_REL和EV_ABS，分别用于表示按键状态改变事件、相对坐标改变事件及绝对坐标改变事件，特别地，EV_SYN用于分隔事件，无特别意义。如果选择鼠标（本章第一个图） evtest输出的type类型为EV_ABS。相关的枚举值可以参考内核文件include/uapi/linux/input-event-codes.h。
code：事件代号，它以更精确的方式表示事件。例如在EV_KEY事件类型中，code的值常用于表示键盘上具体的按键，其取值范围在0~127之间，例如按键Q对应的是KEY_Q，该枚举变量的值为16。如果选择鼠标， evtest输出内容的code分别有ABS_X/ABS_Y，表示上报的是X或Y坐标。
value：事件的值。对于EV_KEY事件类型，当按键按下时，该值为1；按键松开时，该值为0。如果选择鼠标，中evtest输出的内容里，ABS_X事件类型中的value值表示X坐标，ABS_Y类型中的value值表示Y坐标

如果同样使用cat命令查看事件文件，当事件出现时，cat把内容转化成字符串，会看到乱码，使用这样的方式可以简单地查看设备是否上报了事件。

可使用以下方式可进行测试：

#根据自己主机上的事件号修改要查看的具体事件文件
#此处使用的event6是本主机的鼠标设备，注意要使用sudo权限
sudo cat /dev/input/event6
#输入命令后移动鼠标，会看到字符

如下图；

在这里插入图片描述

三.input事件设备名

“/dev/input/event*”的事件编号与设备的联系不是固定的，它通常按系统检测到设备的先后顺序安排event文件的编号，这对编写应用程序控制不太方便，我们可以通过“/dev/input/by-id”或“/dev/input/by-path”目录查看具体的硬件设备，如下图所示。

在这里插入图片描述

图中列出了by-path目录下的内容，该目录下的文件实际上都是链接，如第一行的“pci-0000:00:04.0-event-mouse -> …/event6”表示”pci-0000:00:04.0-event- mouse”文件就是event6的快捷方式，它就是本主机中使用的鼠标，也就是说访问该文件就是访问该鼠标的事件设备，而且该文件名与硬件的关系是固定的，后面我们的实验就是采用这样的方式。

由于/dev下的设备都是通过/sys导出的，所以也可以通过“/sys/class/input”目录查看，如下图所示。

在这里插入图片描述

“/sys/class/input”下包含了各个以事件命名的目录，其对应目录下的device/name文件包含了事件对应的设备名，如本示例中的“/sys/class/input/event6/device/name”文件的内容为”VirtualBox mouse integration”，evtest工具列出的事件与设备名的关系，就是从这里读取的。

四.开发板按键检测实验

在输入事件检测的应用中，通常使用主线程直接循环读取“/dev/input/event*”设备文件获取事件的数据结构，然后通过消息队列通知其它子线程，从而响应输入操作。

本实验的代码目录为：base_code/linux_app/input/c。

本实验仅使用了一个main.c文件，如下所示。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/input-event-codes.h>


//开发板上的KEY按键，请根据实际情况修改
const char default_path[] = "/dev/input/by-path/platform-gpio-keys-event";

//开发板上的ON_OFF按键，请根据实际情况修改
//const char default_path[] = "/dev/input/by-path/platform-ci_hdrc.1-usb-0:1.1:1.0-event-mouse";


int main(int argc, char *argv[])
{
   int fd;
   struct input_event event;
   char *path;

   printf("This is a input device demo.\n");

   //若无输入参数则使用默认事件设备
   if(argc > 1)
      path = argv[1];
   else
      path = (char *)default_path;

   fd = open(path, O_RDONLY);
   if(fd < 0){
      printf("Fail to open device:%s.\n"
            "Please confirm the path or you have permission to do this.\n", path);
      exit(1);
   }

   printf("Test device: %s.\nWaiting for input...\n", path);

   while(1){
      if(read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)){

         //EV_SYN是事件分隔标志，不打印
         if(event.type != EV_SYN)
            printf("Event: time %ld.%ld, type %d, code %d,value %d\n",
                  event.time.tv_sec,event.time.tv_usec,
                  event.type,
                  event.code,
                  event.value);
      }
   }
   close(fd);

   return 0;
}

第12行：定义默认设备路径，此处使用的是开发板KEY按键
在“/dev/input/by-path”下的链接文件名，此处不使用“/dev/input/event*”只是
为了让程序不受其它输入设备而影响了事件编号。

第25~29行：检查main函数的输入参数，若程序执行时带输入参数，把第1个输入
参数作为要打开的事件设备文件路径，若程序不带参数，则使用上面的默认设备KEY按键的事件设备文件。

第31~36行：使用O_RDONLY模式打开事件设备文件，O_RDONLY模式默认是阻塞
型的，而且事件设备文件支持阻塞操作，也就是说，若后面使用read函数读取时，它会等待事件上报，一直等待至读取成功或失败才会返回。

第41行：在while循环里通过read系统调用读取事件文件，读取到的内容存储在 “struct input_event”类型
的event变量中，“struct input_event”类型就是前面介绍的内核事件数据结构。
若成功读取，我们就可以通过该变量的结构体成员访问到事件的时间戳、类型、代号和值。

第45~49行：输出读取到的event变量的各个成员值，在上报的事件中，通常会有很多类型为EV_SYN的事件，这种事件是用于分隔的，无特别
意义，所以代码中不输出这类型事件的内容。

值得思考的是，若没有上报事件，第42行的read读取事件设备文件操作会被阻塞，简单来说就是即使第52行的printf代码不注释掉，它也不会在持续地在循环里输出，而只有当出现了事件，触发read退出，后面的printf函数才有机会被执行一次，然后重新read事件再次阻塞。在这种阻塞的过程中，进程会休眠，释放它对CPU的占用。

假如我们使用的是GPIO子系统框架来编写按键驱动程序，在应用层的操作中，需要使用“/sys/class/gpio/gpio*/direction”文件配置为输入方向，然后使用循环读取“/sys/class/gpio/gpio*/value”文件的值来获得按键的状态，但由于对value文件的read读取操作不会阻塞，所以进程会不停地读取文件内容来判断按键值，占用CPU宝贵的运算资源。

由于read事件文件操作会阻塞，那么采用这种方式就无法同时检测两个输入设备了，这种时候可以通过select或poll等IO多路复用的操作达成目的。