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一粒金砂(中级)

迅为i.MX6ULL终结者Linux INPUT子系统实验Input子系统 [复制链接]

 

文章目录
1 input子系统简介
2 input驱动程序编写流程
3 input_event结构体
1 input子系统简介
input 子系统就是管理输入的子系统,和 pinctrl 和 gpio 子系统一样,都是 Linux 内核针对某一类设备而创建的框架。 input子系统处理输入事务,任何输入设备的驱动程序都可以通过input输入子系统提供的接口注册到内核,利用子系统提供的功能来与用户空间交互。输入设备一般包括键盘,鼠标,触摸屏等,在内核中都是以输入设备出现的。
input子系统是分层结构的,总共分为三层: 硬件驱动层,子系统核心层,事件处理层。
(1)硬件驱动层负责操作具体的硬件设备,这层的代码是针对具体的驱动程序的,需要驱动程序的作者来编写。
(2)子系统核心层是链接其他两个层之间的纽带与桥梁,向下提供驱动层的接口,向上提供事件处理层的接口。
(3)事件处理层负责与用户程序打交道,将硬件驱动层传来的事件报告给用户程序。

各层之间通信的基本单位就是事件,任何一个输入设备的动作都可以抽象成一种事件,如键盘的按下,触摸屏的按下,鼠标的移动等。事件有三种属性:类型(type),编码(code),值(value),input子系统支持的所有事件都定义在input.h中,包括所有支持的类型,所属类型支持的编码等。事件传送的方向是 硬件驱动层–>子系统核心–>事件处理层–>用户空间。
2 input驱动程序编写流程
首先来看一下在input核心层实现了哪些功能,input核心层文件是input.c,路径:drivers/input/input.c,部分内容如下:

第2418行,注册了一个input类,在系统启动后会在/sys/class目录下生成一个input类的子目录,如图 2.1所示:

第2428、2489行,注册了一个字符设备,所以input子系统本质上也是字符设备驱动,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
所以input 子系统的所有设备主设备号都为 13,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。
1、input_dev 结构体
input_dev结构体是input设备基本的设备结构,每个input驱动程序中都必须分配初始化这样一个结构,结构体定义在 include/linux/input.h 文件中,定义如下:

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:

根据使用的不同设备选择不同的事件类型,在本章的实验中我们会用到按键设备,那么我们就需要选择EV_KEY 事件类型。
在看input_dev结构体中的第129~137行的evbit、keybit等成员变量,都是对应的不同事件类型的值。比如按键事件对应的keybit成员,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:

当我们编写input设备驱动时需要先创建一个input_dev 结构体变量,但是不用我们手动创建,input子系统提供了下面两个函数用于创建和注销input_dev 结构体变量。

申请完input_dev结构体后,需要进行初始化,根据自己的设备来指定事件类型和事件值,比如按键设备的事件类型是evbit,事件值是keybit。
input_dev结构体初始化完成后,使用input_register_device 函数向Linux内核注册input_dev设备。函数原型如下:
int input_register_device(struct input_dev *dev)
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。
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_unregister_device 函数原型如下:
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
总结上面的内容,input_dev注册过程分为下面几步:
① 首先使用 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 input_register_device()函数是输入子系统核心(input core)提供的函数。该函数将input_dev结构体注册到输入子系统核心中
④ input_register_device()函数如果注册失败,必须调用input_free_device()函数释放分配的空间。如果该函数注册成功,在卸载函数中应该调用input_unregister_device()函数来注销输入设备结构体。
input_dev注册过程实例代码如下:


第 10~23 行都是初始化 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。
2、上报输入事件
在input设备驱动中申请、注册完成input_dev结构体后,还不能正常使用input子系统,因为input设备是输入一些信息,但是Linux内核还不清楚输入的信息表示什么意思,有什么作用,所以我们需要驱动获取到具体的输入值,或者说输入事件,然后将输入事件上报给Linux内核。比如按键设备,我们需要在按键产生后将按键值上报给Linux内核,Linux内核获取到具体的按键值后,才会执行相应的功能。不同的事件上报的函数不同,我们分别来看一下有哪些常用的API函数。
input_event函数:用于上报指定的事件以及对应的值。函数原型如下:

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。
返回值:无。
input_event函数可以用于所有事件类型和事件值的上报。
input_report_key 函数:上报按键事件。具体函数内容如下:

可以看出,input_report_key 函数的本质就是 input_event 函数,当然使用哪个函数都没有问题,不同的设备使用对应的函数更加合适一点。
同样的还有一些其他事件对应的上报函数:

input_sync 函数:用来告诉Linux内核input子系统上报结束。input_sync 函数本质上是上报一个同步事件,函数原型如下:
void input_sync(struct input_dev *dev)
列举了好几个函数,以按键设备为例,看一下如何使用:

获取按键的值,然后判断按键是否按下,通过input_report_key函数上报按键的值,input_sync函数表示上报结束。
3 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:

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,后面我们分析 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。

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