驱动开发之 input 子系统

1.input 子系统介绍

input 就是输入的意思，input 子系统就是管理输入的子系统，和 pinctrl、gpio 子系统一样，都是 Linux 内核针对某一类设备而创建的框架。比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等等这些都属于输入设备，不同的输入设备所代表的含义不同，按键和键盘就是代表按键信息，鼠标和触摸屏代表坐标信息，因此在应用层的处理就不同，对于驱动编写者而言不需要去关心应用层的事情，驱动层只需要按照要求上报这些输入事件即可。为此 input 子系统分为 input 驱动层、input 核心层、input 事件处理层，最终给用户空间提供可访问的设备节点，input 子系统框。

可以看出 input 子系统用到了我们前面讲解的驱动分层模型，我们编写驱动程序的时候只需要关注中间的驱动层、核心层和事件层，这三个层的分工如下：

驱动层：输入设备的具体驱动程序，比如按键驱动程序，向内核层报告输入内容。

核心层：承上启下，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。事件层：主要和用户空间进行交互

从框图里面看，驱动层，要完成硬件输入捕获，通过接口将数据上报给 input子系统，由input系统通知应用层即可。

1.1..input 子系统的本质

input 系统本质是一个字符设备，核心代码就是完成核心层的工作和需求，在 drivers/input/input.c 这个文件， input.c 就是 input 输入子系统的核心层，感兴趣可以看看这个代码。

input 系统子主设备号为 INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR 定义在 include/uapi/linux/major.h 文件中，定义如下：

#define INPUT_MAJOR 13

因此，input 子系统的所有设备主设备号都为 13，我们在使用 input 子系统处理输入设备的时候就不需要去注册字符设备了，我们只需要向系统注册一个 input_device 即可。（哈哈哈，是不是感觉省了很多事情）

1.2.input_dev结构体

struct input_dev {
    const char *name;
    const char *phys;
    const char *uniq;
    struct input_id id;

    unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];

    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件类型的位图 */
    unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按键值的位图 */
    unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相对坐标的位图 */ 
    unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 绝对坐标的位图 */
    unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 杂项事件的位图 */
    unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED 相关的位图 */
    unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];/* sound 有关的位图 */
    unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 压力反馈的位图 */
    unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*开关状态的位图 */
    ......
    bool devres_managed;
};

1.2.1.evbit成员

evbit 表示输入事件类型，可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h (或者在input-event-codes.h下)文件中，事件类型如下：

#define EV_SYN 0x00 /* 同步事件 */
#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 /* 杂项(其他)事件 */
#define EV_SW 0x05 /* 开关事件 */
#define EV_LED 0x11 /* LED */
#define EV_SND 0x12 /* sound(声音) */
#define EV_REP 0x14 /* 重复事件 */
#define EV_FF 0x15 /* 压力事件 */
#define EV_PWR 0x16 /* 电源事件 */
#define EV_FF_STATUS 0x17 /* 压力状态事件 */

在 include/uapi/linux/input.h (或者在input-event-codes.h下)文件中也定义了很多事件的触发值，感兴趣可以看看。如：

#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

当然这里这是截取按键的，还有LEDs，sounds等等事件值。

2.input子系统API接口

2.1.input_allocate_device 函数

功能：先申请一个 input_dev 结构体变量

struct input_dev *input_allocate_device(void)

函数参数和返回值含义如下：

参数：无。

返回值：申请到的 input_dev。

2.2.input_free_device 函数

功能：释放掉申请到的 input_dev

void input_free_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要释放的 input_dev。

返回值：无。

2.3.input_register_device 函数

申请好一个 input_dev ，需要初始化这个 input_dev，需要初始化的内容主要为事件类型(evbit)和事件值(keybit)这两种。input_dev 初始化完成以后就需要向 Linux 内核注册 input_dev 了，需要用到 input_register_device 函数。

int input_register_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：要注册的 input_dev 。

返回值：0，input_dev 注册成功；负值，input_dev 注册失败。

2.4.input_unregister_device 函数

功能：注销 input 驱动的时候也需要使用 input_unregister_device 函数来注销掉前面注册的 input_dev

void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：要注销的 input_dev 。

返回值：无。

2.5.小结

这些接口使用步骤如下:

①、使用 input_allocate_device 函数申请一个 input_dev。

②、初始化 input_dev 的事件类型以及事件值。

③、使用 input_register_device 函数向 Linux 系统注册前面初始化好的 input_dev。

④、卸载input驱动的时候需要先使用input_unregister_device 函数注销掉注册的input_dev，然后使用 input_free_device 函数释放掉前面申请的 input_dev

使用这些接口即可完成一个input设备创建了，但是，这些接口只是创建一个设备，捕获数据（使用中断进行捕获），上报数据的接口还没有介绍。

3.通知事件相关接口

3.1.input_event函数

功能：input_event 函数可以上报所有的事件类型和事件值

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

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要上报的 input_dev。

type: 上报的事件类型，比如 EV_KEY。

code：事件码，也就是我们注册的按键值，比如 KEY_0、KEY_1 等等。

value：事件值，比如 1 表示按键按下，0 表示按键松开。这就需要与应用层协商好规则怎么上报了

返回值：无。

3.1.1其他函数

Linux 内核也提供了其他的针对具体事件的上报函数，这些函数其实都用到了 input_event 函数。比如上报按键所使用的 input_report_key 函数，此函数内容如下：

static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,
unsigned int code, int value)
{
     input_event(dev, EV_KEY, code, !!value);
}

其他函数

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)

3.2.input_sync函数

功能：上报事件以后还需要使用 input_sync 函数来告诉 Linux 内核 input 子系统上报结束， input_sync 函数本质是上报一个同步事件

void input_sync(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要上报同步事件的 input_dev。

返回值：无。

4.应用层获取输入事件结构体-input_event 结构体

Linux 内核使用 input_event 这个结构体来表示所有的输入事件，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，timeval 结构体定义如下：

typedef long __kernel_long_t;
typedef __kernel_long_t __kernel_time_t;
typedef __kernel_long_t __kernel_suseconds_t;

struct timeval {
__kernel_time_t tv_sec; /* 秒 */
__kernel_suseconds_t tv_usec; /* 微秒 */
};

type：事件类型，比如 EV_KEY，表示此次事件为按键事件，此成员变量为 16 位。

code：事件码，比如在 EV_KEY 事件中 code 就表示具体的按键码，如：KEY_0、KEY_1 等等这些按键。此成员变量为 16 位。

value：值，比如 EV_KEY 事件中 value 就是按键值，表示按键有没有被按下，如果为 1 的话说明按键按下，如果为 0 的话说明按键没有被按下或者按键松开了。

input_envent 这个结构体非常重要，因为所有的输入设备最终都是按照 input_event 结构体呈现给用户的，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，比如按键值等。