input子系统简

input驱动编写流程

注册input_dev

上报输入事件

input_event结构体

按键input驱动程序编写

编写测试APP

运行测试

input子系统简

按键、鼠标、键盘、触摸屏等都属于输入(input)设备,Linux内核为此专门做了一个叫做input子系统的框架来处理输入事件。输入设备本质上还是字符设备,只是在此基础上套上了input框架,用户只需要负责上报输入事件,比如按键值、坐标等信息, input核心层负责处理这些事件。

input就是输入的意思,因此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,我们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子系统框架如图所示:

图中左边就是最底层的具体设备,比如按键、USB键盘/鼠标等,中间部分属于Linux 内核空间,分为驱动层、核心层和事件层,最右边的就是用户空间,所有的输入设备以文件的形式供用户应用程序使用。可以看出input子系统用到了驱动分层模型,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。

input驱动编写流程

input核心层会向Linux内核注册一个字符设备,大家找到drivers/input/input.c这个文件,input.c就是input输入子系统的核心层,此文件里面有如下所示代码:

第2418行,注册一个input类,这样系统启动以后就会在/sys/class目录下有一个input子目录,如图58.1.2.1所示:

第2428-2429行,注册一个字符设备,主设备号为INPUT_MAJOR,INPUT_MAJOR定义在include/uapi/linux/major.h文件中,定义如下:

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。

注册input_dev

在使用input子系统的时候我们只需要注册一个input设备即可,input_dev结构体表示input设备,此结构体定义在include/linux/input.h文件中,定义如下(有省略):

第129行, evbit表示输入事件类型,可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h文件中,事件类型如下:

比如本实验要使用到按键,那么就需要注册EV_KEY事件,如果要使用连按功能的话还需要注册EV_REP事件。继续回到示例代码58.1.2.2中,第129行~137行的evbit、keybit、relbit等等都是存放不同事件对应的值。比如本实验要使用按键事件,因此要用到keybit, keybit就是按键事件使用的位图, Linux内核定义了很多按键值,这些按键值定义在include/uapi/linux/input.h文件中,按键值如下:

可以将开发板上的按键值设置为示例代码中的任意一个,比如本实验会将I.MX6U-ALPHA开发板上的KEY按键值设置为KEY_0。在编写input设备驱动的时候我们需要先申请一个input_dev结构体变量,使用input_allocate_device 函数来申请一个input_dev，此函数原型如下所示:

参数:无。

返回值:申请到的input_dev。

如果要注销的input设备的话需要使用input_free_device函数来释放掉前面申请到的input_dev, input_free_device函数原型如下:

dev:需要释放的input_dev。

返回值:无。

申请好一个input_dev以后就需要初始化这个 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,此函数原型如下:

要注册的input_dev

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

同样的,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, input-unregisterdevice函数原型如下:

dev:要注销的input_dev。

返回值:无。

综上所述,input_dev注册过程如下:

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。

input_dev注册过程示例代码如下所示:

第1行,定义一个input_dev结构体指针变量。

第4-30行,驱动入口函数,在此函数中完成input_dev的申请、设置、注册等工作。

第7行调用input_allocate_device函数申请一个 input_dev。

第10-23行都是设置input设备事件和按键值,这里用了三种方法来设置事件和按键值。

第27行调用input_register_device函数向Linux内核注册inputdev。

第33-37行,驱动出口函数。

第35行调用input_unregister_device函数注销前面注册的input_dev。

第36行调用input_free_device函数删除前面申请的input_dev。

上报输入事件

当向Linux内核注册好input_dev以后还不能高枕无忧的使用input设备,input设备都是具有输入功能的,但是具体是什么样的输入值Linux 内核是不知道的,需要获取到具体的输入值,或者说是输入事件,然后将输入事件上报给Linux内核。比如按键,我们需要在按键中断处理函数,或者消抖定时器中断函数中将按键值上报给Linux内核,这样Linux内核才能获取到正确的输入值。不同的事件,其上报事件的API函数不同,我们依次来看一下一些常用的事件上报API函数。

首先是input_event函数,此函数用于上报指定的事件以及对应的值,函数原型如下:

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。

返回值:无。

input_event函数可以上报所有的事件类型和事件值, 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:

从示例代码58.1.2.6可以看出,input_report_key函数的本质就是input_event函数,如果要上报按键事件的话还是建议大家使用 input_report_key 函数。

同样的还有一些其他的事件上报函数,这些函数如下所示:

当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,此函数原型如下所示:

dev:需要上报同步事件的input_dev。

返回值:无。

综上所述,按键的上报事件的参考代码如下所示:

第6行,获取按键值,判断按键是否按下。

第9-10行,如果按键值为0那么表示按键被按下了,如果按键按下的话就要使用input_report_key函数向Linux系统上报按键值,比如向 Linux系统通知KEY_0这个按键按下了。

第12~13行,如果按键值为1的话就表示按键没有按下,是松开的。向 Linux 系统通知KEY_0 这个按键没有按下或松开了。

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,结构体内容如下:

依次来看一下input_event结构体中的各个成员变量:

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:

从示例代码58.1.3.2可以看出, tv_sec和tv_usec这两个成员变量都为long类型,也就是32位,这个一定要记住,后面分析event事件上报数据的时候要用到。

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。

按键input驱动程序编写

第57行,在设备结构体中定义一个input_dev指针变量。

第93-102行,在按键消抖定时器处理函数中上报输入事件,也就是使用inputreport_key函数上报按键事件以及按键值,最后使用 input_sync函数上报一个同步事件,这一步一定得做！

第156-180行,使用input_allocate_device函数申请input_dev,然后设置相应的事件以及事件码(也就是KEY模拟成那个按键,这里设置为 KEY_0)。最后使用input_register_device函数向Linux内核注册input_dev。

第215-216行,当注销input设备驱动的时候使用input_unregister_device函数注销掉前面注册的 input_dev,最后使用input_free_device 函数释放掉前面申请的input_dev。

编写测试APP

第56行,当我们向Linux内核成功注册input_dev设备以后,会在/dev/input目录下生成一个名为"eventX(X=0.n)”的文件,这个/dev/input/eventX就是对应的input设备文件。我们读取这个文件就可以获取到输入事件信息,比如按键值什么的。使用read函数读取输入设备文件,也就是/dev/input/eventX,读取到的数据按照input_event结构体组织起来。获取到输入事件以后(input_event结构体类型)使用 switch case语句来判断事件类型,本实验设置的事件类型为EV_KEY,因此只需要处理EV_KEY事件即可。比如获取按键编号(KEY_0的编号为11)、获取按键状态,按下还是松开的?