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。

5.实验

ok,理论知识已经介绍完毕,测试实验会单独出一个章节进行记录,驱动实验都将统一进行,方便数据管理,到时候会更新实验代码路径(gitee仓库)到这里。

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