第7章 输入系统应用编程
7.1 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。
7.2 输入系统框架及调试
7.2.1 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 7.1 所示:
用户空间:指的是APP层也就是我们所说的应用层。
APP可以直接访问驱动节点,也可通过库来访问
输入系统事件层:是给APP层提供访问接口
输入系统核心层:接受来自底层的事件
输入系统驱动层:硬件驱动层直接从硬件获取数据然后将数据转换成为事件上报
APP输入设备节点的数据流程:(可以通过直接访问设备节点或者使用库的方式)
1、APP 发起读操作,若无数据则休眠;(应用程序休眠)(这里是由上而下)
2、用户操作设备,硬件上产生中断;(这里开始是由下而上看)
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。(也就说一个输入事件可以被多个应用程序读取到)
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。
7.2.2 编写 APP 需要掌握的知识
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
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)];unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];unsigned int hint_events_per_packet;unsigned int keycodemax;unsigned int keycodesize;void *keycode;int (*setkeycode)(struct input_dev *dev,const struct input_keymap_entry *ke,unsigned int *old_keycode);int (*getkeycode)(struct input_dev *dev,struct input_keymap_entry *ke);struct ff_device *ff;unsigned int repeat_key;struct timer_list timer;int rep[REP_CNT];struct input_mt *mt;struct input_absinfo *absinfo;unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];int (*open)(struct input_dev *dev);void (*close)(struct input_dev *dev);int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);struct input_handle __rcu *grab;spinlock_t event_lock;struct mutex mutex;unsigned int users;bool going_away;struct device dev;struct list_head h_list;struct list_head node;unsigned int num_vals;unsigned int max_vals;struct input_value *vals;bool devres_managed;
};
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”,
struct input_event {struct timeval time;__u16 type;__u16 code;__s32 value;
};struct timeval {__kernel_time_t tv_sec; /* seconds */__kernel_suseconds_t tv_usec; /* microseconds */
};
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)。
/** Event types*/#define EV_SYN 0x00
#define EV_KEY 0x01
#define EV_REL 0x02
#define EV_ABS 0x03
#define EV_MSC 0x04
#define EV_SW 0x05
#define EV_LED 0x11
#define EV_SND 0x12
#define EV_REP 0x14
#define EV_FF 0x15
#define EV_PWR 0x16
#define EV_FF_STATUS 0x17
#define EV_MAX 0x1f
#define EV_CNT (EV_MAX+1)
2.2、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。
#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
#define KEY_MINUS 12
#define KEY_EQUAL 13
#define KEY_BACKSPACE 14
#define ABS_X 0x00
#define ABS_Y 0x01
#define ABS_Z 0x02
#define ABS_RX 0x03
#define ABS_RY 0x04
#define ABS_RZ 0x05
#define ABS_THROTTLE 0x06
#define ABS_RUDDER 0x07
#define ABS_WHEEL 0x08
#define ABS_GAS 0x09
2.3、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);
2.4、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。
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。
7.2.3 调试技巧
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
ls /dev/event* -l
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:
即 这 款 输 入 设 备 支 持 上 述 的 ABS_X 、 ABS_Y 、 ABS_MT_SLOT 、ABS_MT_TOUCH_MAJOR 、 ABS_MT_WIDTH_MAJOR 、 ABS_MT_POSITION_X 、ABS_MT_POSITION_Y
2、使用命令读取数据
hexdump /dev/input/event0
在开发板上执行上述命令之后,点击按键或是点击触摸屏,就会打印图 7.11 信息:
图 7.11 中 的 type 为 3 ,对应 EV_ABS ; code 为 0x35 对 应ABS_MT_POSITION_X;code 为 0x36 对应 ABS_MT_POSITION_Y。
上图中还发现有 2 个同步事件:它的 type、code、value 都为 0。表示电
容屏上报了 2 次完整的数据。
7.3 不使用库的应用程序示例
7.3.1 输入系统支持完整的 API 操作
7.3.2 APP 访问硬件的 4 种方式:
妈妈怎么知道孩子醒了
1、时不时进房间看一下:查询方式
简单,但是累
2、进去房间陪小孩一起睡觉,小孩醒了会吵醒她:休眠-唤醒
不累,但是妈妈干不了活了
3、妈妈要干很多活,但是可以陪小孩睡一会,定个闹钟:poll 方式
要浪费点时间,但是可以继续干活。
4、妈妈在客厅干活,小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈:异步通知
妈妈、小孩互不耽误。
7.3.3 获取设备信息
通过 ioctl 获取设备信息,ioctl 的参数如下:
int ioctl(int fd, unsigned long request, …);
比如 dir 为_IOC_READ(即 2)时,表示 APP 要读数据;为_IOC_WRITE(即 4)时,表示 APP 要写数据。
⚫ size 表示这个 ioctl 能传输数据的最大字节数。
⚫ type、nr 的含义由具体的驱动程序决定。
比如要读取输入设备的 evbit 时,ioctl 的 request 要写为“EVIOCGBIT(0,
size)”,size 的大小可以由你决定:你想读多少字节就设置为多少。这个宏的定义如下
/* 这个程序是APP直接访问/dev/input/event0文件
通过ioctl函数的特殊工能
如EVIOCGID 获取输入设备的id信息
EVIOCGBIT 获取输入设备支持的事件*/#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int main(int argc, char **argv) {int fd;int err;int len;int i;unsigned char byte;int bit;struct input_id id; //输入设备id结构体unsigned int evbit[2];char *ev_names[] = {"EV_SYN ", "EV_KEY ", "EV_REL ", "EV_ABS ", "EV_MSC ", "EV_SW ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "EV_LED ","EV_SND ", "NULL ", "EV_REP ", "EV_FF ", "EV_PWR ",};if (argc != 2) {printf("Usage :%s <dev>\n", argv[0]);return -1;}fd = open(argv[1],O_RDWR); //读写方式打开文件// O_RDONLY:只读模式。O_WRONLY:只写模式。O_RDWR:读写模式if (fd < 0) {printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}err = ioctl(fd, EVIOCGID, &id); //获取输入idif (err == 0) {printf("bustype = 0x%x\n", id.bustype);printf("vendor = 0x%x\n", id.vendor);printf("product = 0x%x\n", id.product);printf("version = 0x%x\n", id.version);}/* 获取输入设备支持的事件类型*/len = ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)), &evbit);/* EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)): 这是一个宏,用于生成一个特定的请求码。这个请求码告诉ioctl函数我们想要获取设备支持的事件类型的信息。第一个参数0指定我们对"顶层"的事件类型感兴趣,如按键事件、鼠标事件等。 */if (len > 0 && len <= sizeof(evbit)) {printf("support ev type:");for (i = 0; i < len; i++) {byte = ((unsigned char *)evbit)[i];/* 改变寻址方式将原有的四字节寻址改为单字节寻址 */for (bit = 0; bit < 8; bit++) {if (byte & (1 << bit)) {printf("%s", ev_names[i * 8 + bit]);}}printf("\n");}}return 0;
}
7.3.4 查询方式
APP 调用 open 函数时,传入“O_NONBLOCK”表示“非阻塞”。
APP 调用 read 函数读取数据时,如果驱动程序中有数据,那么 APP 的 read
函数会返回数据,否则也会立刻返回错误。
./02_input_read /dev/input/event1 nonblock
./02_input_read /dev/input/event1
两种调用方式 第一种方式O_NONBLOCK 没有输入事件时会返回 read err, 第二种 read不到APP会休眠
/* 这个程序是APP直接访问/dev/input/event1文件 以非阻塞方式(查询方式读取)
通过ioctl函数的特殊工能
如EVIOCGID 获取输入设备的id信息
EVIOCGBIT 获取输入设备支持的事件
通过read函数 读取/dev/input/event1 当有输入事件触发时可以读到了
*/#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char **argv) {int fd;int err;int len;int i;unsigned char byte;int bit;struct input_id id; //输入设备id结构体struct input_event event;unsigned int evbit[2];char *ev_names[] = {"EV_SYN ", "EV_KEY ", "EV_REL ", "EV_ABS ", "EV_MSC ", "EV_SW ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "EV_LED ","EV_SND ", "NULL ", "EV_REP ", "EV_FF ", "EV_PWR ",};if (argc <2) {printf("Usage :%s <dev> [nonblock]\n", argv[0]);return -1;}if (argc ==3&&!strcmp(argv[2], "nonblock"))/* strcmp函数是C语言中的一个字符串比较函数,用于比较两个字符串是否相等。其返回值为整型,具体如下:若str1等于str2,则返回0。若str1大于str2,则返回正整数。若str1小于str2,则返回负整数。 */{fd=open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);}else{fd=open(argv[1],O_RDWR);}if (fd < 0) {printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}err = ioctl(fd, EVIOCGID, &id); //获取输入idif (err == 0) {printf("bustype = 0x%x\n", id.bustype);printf("vendor = 0x%x\n", id.vendor);printf("product = 0x%x\n", id.product);printf("version = 0x%x\n", id.version);}/* 获取输入设备支持的事件类型*/len = ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)), &evbit);/* EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)): 这是一个宏,用于生成一个特定的请求码。这个请求码告诉ioctl函数我们想要获取设备支持的事件类型的信息。第一个参数0指定我们对"顶层"的事件类型感兴趣,如按键事件、鼠标事件等。 */if (len > 0 && len <= sizeof(evbit)) {printf("support ev type:");for (i = 0; i < len; i++) {byte = ((unsigned char *)evbit)[i];/* 改变寻址方式将原有的四字节寻址改为单字节寻址 */for (bit = 0; bit < 8; bit++) {if (byte & (1 << bit)) {printf("%s", ev_names[i * 8 + bit]);}}printf("\n");}}while (1){len = read(fd, &event, sizeof(event));if (len== sizeof(event))/* read函数用于从文件描述符中读取数据。其返回值表示实际读取的字节数,如果返回0表示已经读取到文件末尾 */{printf("get event : type = 0x%x,code = 0x%x,value = 0x%x\n",event.type,event.code,event.value); }else{printf("read err\n");}}return 0;
}
7.3.5 休眠-唤醒方式
APP 调用 open 函数时,不要传入“O_NONBLOCK”。
APP 调用 read 函数读取数据时,如果驱动程序中有数据,那么 APP 的 read
函数会返回数据;否则 APP 就会在内核态休眠,当有数据时驱动程序会把 APP 唤
醒,read 函数恢复执行并返回数据给 APP。
和上面共用一个程序选择第二种方式运行
7.3.6 POLL/SELECT 方式
1、功能介绍
POLL 机制、SELECT 机制是完全一样的,只是 APP 接口函数不一样。
简单地说,它们就是“定个闹钟”:在调用 poll、select 函数时可以传入
“超时时间”。在这段时间内,条件合适时(比如有数据可读、有空间可写)就会立刻返回,否则等到“超时时间”结束时返回错误。
用法如下。
⚫ APP 先调用 open 函数时。
⚫ APP 不是直接调用 read 函数,而是先调用 poll 或 select 函数,这 2 个函数中可以传入“超时时间”。它们的作用是:如果驱动程序中有数据,则立刻返回;否则就休眠。在休眠期间,如果有人操作了硬件,驱动程序获得数据后就会把 APP唤醒,导致 poll 或 select 立刻返回;如果在“超时时间”内无人操作硬件,则时间到后 poll 或 select 函数也会返回。APP 可以根据函数的返回值判断返回
原因:有数据?无数据超时返回?
⚫ APP 根据 poll 或 select 的返回值判断有数据之后,就调用 read 函数读取数据时,这时就会立刻获得数据。
⚫ poll/select 函数可以监测多个文件,可以监测多种事件:
在调用 poll 函数时,要指明:
⚫ 你要监测哪一个文件:哪一个 fd
⚫ 你想监测这个文件的哪种事件:是 POLLIN、还是 POLLOUT
最后,在 poll 函数返回时,要判断状态
poll方法
#include <linux/input.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <poll.h>/* ./01_get_input_info /dev/input/event0 */
int main(int argc, char **argv)
{int fd;int err;int len;int ret;int i;unsigned char byte;int bit;struct input_id id;unsigned int evbit[2];struct input_event event;struct pollfd fds[1];nfds_t nfds = 1;char *ev_names[] = {"EV_SYN ","EV_KEY ","EV_REL ","EV_ABS ","EV_MSC ","EV_SW ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","NULL ","EV_LED ","EV_SND ","NULL ","EV_REP ","EV_FF ","EV_PWR ",};if (argc != 2){printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);return -1;}fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NONBLOCK);if (fd < 0){printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}err = ioctl(fd, EVIOCGID, &id);if (err == 0){printf("bustype = 0x%x\n", id.bustype );printf("vendor = 0x%x\n", id.vendor );printf("product = 0x%x\n", id.product );printf("version = 0x%x\n", id.version );}len = ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)), &evbit);if (len > 0 && len <= sizeof(evbit)){printf("support ev type: ");for (i = 0; i < len; i++){byte = ((unsigned char *)evbit)[i];for (bit = 0; bit < 8; bit++){if (byte & (1<<bit)) {printf("%s ", ev_names[i*8 + bit]);}}}printf("\n");}while (1){fds[0].fd = fd;fds[0].events = POLLIN;fds[0].revents = 0;ret = poll(fds, nfds, 5000);if (ret > 0){if (fds[0].revents == POLLIN){while (read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)){printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", event.type, event.code, event.value);}}}else if (ret == 0){printf("time out\n");}else{printf("poll err\n");}}return 0;
}
SELECT方式
SELECT使用方法
1、声明一个 fd_set readfds; 声明一个用于表示文件描述符集合的数据类型 这里是读监视
2、FD_ZERO(&readfds); 清楚fd_set
3、 FD_SET(fd, &readfds);将文件描述符(要监视的)添加到fd_set
4、select( nfds,&readfds, NULL, NULL , &tv); 调用select函数 正常:返回值为监控到的文件个数,返回0表示超时,返回-1表示错误 nfds 是最大的文件描述符+1 也就是fd+1 tv 是时间描述结构体
5、FD_ISSET(fd, &readfds) 判断 fd是不是在就绪文件中 返回值0 不在 返回值非零 在
/* 这个程序是APP直接访问/dev/input/event1文件 以select机制
通过ioctl函数的特殊工能
如EVIOCGID 获取输入设备的id信息
EVIOCGBIT 获取输入设备支持的事件
通过read函数 读取/dev/input/event1 当有输入事件触发时可以读到了
这是都是以非阻塞或阻塞方式打开文件都无关了
*/#include <bits/types/struct_timeval.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/select.h>#include <sys/time.h>int main(int argc, char **argv) {int fd;int err;int len;int i;char ret;unsigned char byte;int bit;struct input_id id; //输入设备id结构体struct input_event event;unsigned int evbit[2];int nfds;struct timeval tv;/* tv_sec 表示秒数,是一个长整型(long int)变量,用于表示自1970年1月1日以来的秒数。tv_usec 表示微秒数,是一个长整型(long int)变量,用于表示秒数之后的微秒部分。 */fd_set readfds;/* fd_set 是一个用于表示文件描述符集合的数据类型。它通常与一些 I/O 多路复用函数(如 select()、poll())一起使用,用于监视多个文件描述符的状态。 */char *ev_names[] = {"EV_SYN ", "EV_KEY ", "EV_REL ", "EV_ABS ", "EV_MSC ", "EV_SW ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "EV_LED ","EV_SND ", "NULL ", "EV_REP ", "EV_FF ", "EV_PWR ",};if (argc <2) {printf("Usage :%s <dev> [nonblock]\n", argv[0]);return -1;}if (argc ==3&&!strcmp(argv[2], "nonblock"))/* strcmp函数是C语言中的一个字符串比较函数,用于比较两个字符串是否相等。其返回值为整型,具体如下:若str1等于str2,则返回0。若str1大于str2,则返回正整数。若str1小于str2,则返回负整数。 */{fd=open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);}else{fd=open(argv[1],O_RDWR);}if (fd < 0) {printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}err = ioctl(fd, EVIOCGID, &id); //获取输入idif (err == 0) {printf("bustype = 0x%x\n", id.bustype);printf("vendor = 0x%x\n", id.vendor);printf("product = 0x%x\n", id.product);printf("version = 0x%x\n", id.version);}/* 获取输入设备支持的事件类型*/len = ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)), &evbit);/* EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)): 这是一个宏,用于生成一个特定的请求码。这个请求码告诉ioctl函数我们想要获取设备支持的事件类型的信息。第一个参数0指定我们对"顶层"的事件类型感兴趣,如按键事件、鼠标事件等。 */if (len > 0 && len <= sizeof(evbit)) {printf("support ev type:");for (i = 0; i < len; i++) {byte = ((unsigned char *)evbit)[i];/* 改变寻址方式将原有的四字节寻址改为单字节寻址 */for (bit = 0; bit < 8; bit++) {if (byte & (1 << bit)) {printf("%s", ev_names[i * 8 + bit]);}}printf("\n");}}while(1){/* 设置时间 */tv.tv_sec =5;tv.tv_usec =5;FD_ZERO(&readfds);/* 在使用 fd_set 之前,需要先初始化并清空它,可以使用 FD_ZERO() 宏来实现: */FD_SET(fd, &readfds);/* 接下来,可以使用 FD_SET() 宏将文件描述符添加到 fd_set 中: */nfds =fd +1; /* nfds 是最大的文件句柄+1, 注意: 不是文件个数, 这与poll不一样 */ /* 函数原型为 int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); * 我们为了"read"而监测, 所以只需要提供readfds*//* nfds:需要监视的最大文件描述符值加一。readfds、writefds、exceptfds:分别是指向 fd_set 结构体的指针,用来指定需要监视的读、写、异常事件的文件描述符集合。timeout:是一个 struct timeval 结构体指针,用来指定 select() 的超时时间,如果设置为 NULL,select() 将一直阻塞直到有文件描述符就绪或被信号中断。select() 函数返回就绪文件描述符的数量,如果超时则返回 0,发生错误则返回 -1。*/ret = select( nfds,&readfds, NULL, NULL , &tv);if (ret>0){/* */if(FD_ISSET(fd, &readfds))/* FD_ISSET 是一个宏,用于检查指定的文件描述符是否在 fd_set 中被设置(即就绪)。它接受两个参数:要检查的文件描述符和一个指向 fd_set 结构体的指针,然后返回一个非零值(true)表示该文件描述符已经被设置,否则返回 0(false)表示该文件描述符未被设置。 */{while (read(fd,&event,sizeof(event))==sizeof(event)) {printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", event.type, event.code, event.value);}}}else if(ret==0){printf("time out\n");}else /* -1: error */{printf("select err\n");}}return 0;
}
7.3.7 异步通知方式
1、功能介绍
所谓同步,就是“你慢我等你”。
那么异步就是:你慢那你就自己玩,我做自己的事去了,有情况再通知我。
所谓异步通知,就是 APP 可以忙自己的事,当驱动程序用数据时它会主动给APP 发信号,这会导致 APP 执行信号处理函数。
仔细想想“发信号”,这只有 3 个字,却可以引发很多问题:
⚫谁发:驱动程序发
⚫ 发什么:信号
⚫ 发什么信号:SIGIO
⚫ 怎么发:内核里提供有函数
⚫ 发给谁:APP,APP 要把自己告诉驱动
⚫ APP 收到后做什么:执行信号处理函数
⚫ 信号处理函数和信号,之间怎么挂钩:APP 注册信号处理函数
小孩通知妈妈的事情有很多:饿了、渴了、想找人玩。Linux 系统中也有很多信号,在 Linux 内核源文件include\uapi\asmgeneric\signal.h 中,有很多信号的宏定义:
驱动程序通知 APP 时,它会发出“SIGIO”这个信号,表示有“IO 事件”要处理。
就 APP 而言,你想处理 SIGIO 信息,那么需要提供信号处理函数,并且要跟SIGIO 挂钩。这可以通过一个 signal 函数来“给某个信号注册处理函数”,用法如下:
除了注册 SIGIO 的处理函数,APP 还要做什么事?想想这几个问题:
⚫ 内核里有那么多驱动,你想让哪一个驱动给你发 SIGIO 信号?
APP 要打开驱动程序的设备节点。那个驱动
⚫ 驱动程序怎么知道要发信号给你而不是别人?APP 要把自己的进程 ID 告诉驱
动程序。哪个APP
⚫ APP 有时候想收到信号,有时候又不想收到信号:应该可以把 APP 的意愿告
诉驱动:设置 Flag 里面的 FASYNC 位为 1,使能“异步通知”。
2、应用编程
应用程序要做的事情有这几件:
2.1、编写信号处理函数:
/*** @brief APP接收到驱动设备节点的异步通知信号处理函数* @param 当信号处理函数被调用时,操作系统会将触发该函数调用的信号编号传递给这个形参。通过检查 signal_num 的值,可以确定是哪个信号触发了信号处理函数的调用。* @return NULL*/
void my_sig_handler(int signal_num)
{struct input_event event;while (read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)){printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", event.type, event.code, event.value); }}
2.2、注册信号处理函数:
/* 注册信号处理函数 */signal(SIGIO, my_sig_handler);
2.3、打开驱动:
打开驱动(驱动设备节点)文件
2.4、把进程 ID 告诉驱动:
/* 把APP的进程号告诉驱动程序 */fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());/* F_SETOWN 操作命令用于设置文件描述符 fd 的异步 I/O 操作的所有者进程。可以让当前进程成为该文件描述符的拥有者,从而接收与该文件描述符相关的信号。 */
2.5、使能驱动的 FASYNC 功能:
/* 使能异步通知 */flags = fcntl(fd, F_GETFL);/* 这个命令会获取文件描述符 fd 的状态标志,flags 变量将包含文件的打开方式和其他标志信息。 */fcntl(fd, F_SETFL,flags|FASYNC);
/* 这个程序是APP直接访问/dev/input/event1文件 以异步通知方式
通过ioctl函数的特殊工能
如EVIOCGID 获取输入设备的id信息
EVIOCGBIT 获取输入设备支持的事件
通过read函数 读取/dev/input/event1 当有输入事件触发时可以读到了
*/#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
int fd;
/*** @brief APP接收到驱动设备节点的异步通知信号处理函数* @param 当信号处理函数被调用时,操作系统会将触发该函数调用的信号编号传递给这个形参。通过检查 signal_num 的值,可以确定是哪个信号触发了信号处理函数的调用。* @return NULL*/
void my_sig_handler(int signal_num)
{struct input_event event;while (read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)){printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", event.type, event.code, event.value); }}
int main(int argc, char **argv) {int err;int len;int i;char ret;unsigned char byte;int bit;unsigned int flags;struct input_id id; //输入设备id结构体struct input_event event;unsigned int evbit[2];int count = 0;char *ev_names[] = {"EV_SYN ", "EV_KEY ", "EV_REL ", "EV_ABS ", "EV_MSC ", "EV_SW ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ","NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "NULL ", "EV_LED ","EV_SND ", "NULL ", "EV_REP ", "EV_FF ", "EV_PWR ",};if (argc <2) {printf("Usage :%s <dev> [nonblock]\n", argv[0]);return -1;}/* 注册信号处理函数 */signal(SIGIO, my_sig_handler);if (argc ==3&&!strcmp(argv[2], "nonblock"))/* strcmp函数是C语言中的一个字符串比较函数,用于比较两个字符串是否相等。其返回值为整型,具体如下:若str1等于str2,则返回0。若str1大于str2,则返回正整数。若str1小于str2,则返回负整数。 */{fd=open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);}else{fd=open(argv[1],O_RDWR);}if (fd < 0) {printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}err = ioctl(fd, EVIOCGID, &id); //获取输入idif (err == 0) {printf("bustype = 0x%x\n", id.bustype);printf("vendor = 0x%x\n", id.vendor);printf("product = 0x%x\n", id.product);printf("version = 0x%x\n", id.version);}/* 获取输入设备支持的事件类型*/len = ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)), &evbit);/* EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)): 这是一个宏,用于生成一个特定的请求码。这个请求码告诉ioctl函数我们想要获取设备支持的事件类型的信息。第一个参数0指定我们对"顶层"的事件类型感兴趣,如按键事件、鼠标事件等。 */if (len > 0 && len <= sizeof(evbit)) {printf("support ev type:");for (i = 0; i < len; i++) {byte = ((unsigned char *)evbit)[i];/* 改变寻址方式将原有的四字节寻址改为单字节寻址 */for (bit = 0; bit < 8; bit++) {if (byte & (1 << bit)) {printf("%s", ev_names[i * 8 + bit]);}}printf("\n");}}/* 把APP的进程号告诉驱动程序 */fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());/* F_SETOWN 操作命令用于设置文件描述符 fd 的异步 I/O 操作的所有者进程。可以让当前进程成为该文件描述符的拥有者,从而接收与该文件描述符相关的信号。 *//* 使能异步通知 */flags = fcntl(fd, F_GETFL);/* 这个命令会获取文件描述符 fd 的状态标志,flags 变量将包含文件的打开方式和其他标志信息。 */fcntl(fd, F_SETFL,flags|FASYNC);while(1){printf("main loop count = %d\n", count++);sleep(2);}return 0;
}