Linux input子系统编程、分析与模板

输入设备都有共性:中断驱动+字符IO，基于分层的思想，Linux内核将这些设备的公有的部分提取出来，基于cdev提供接口，设计了输入子系统，所有使用输入子系统构建的设备都使用主设备号13，同时输入子系统也支持自动创建设备文件，这些文件采用阻塞的IO读写方式，被创建在'/dev/input/'下。如下图所示。内核中的输入子系统自底向上分为设备驱动层，输入核心层，事件处理层。由于每种输入的设备上报的事件都各有不同，所以为了应用层能够很好识别上报的事件，内核中也为应用层封装了标准的接口来描述一个事件，这些接口在'/include/upai/linux/input'中。

• 设备驱动层是具体硬件相关的实现，也是驱动开发中主要完成的部分，
• 输入核心层主要提供一些API供设备驱动层调用，通过这些API设备驱动层上报的数据就可以传递到事件处理层，
• 事件处理层负责创建设备文件以及将上报的事件传递到用户空间，

input的使用

input对象描述了一个输入设备，包括它可能上报的事件，这些事件使用位图来描述，内核提供的相应的工具帮助我们构建一个input对象，大家可以参考内核文档'Documentation/input/input-programming.txt'，里面对于input子系统的使用有详细的描述。

//input设备对象121 struct input_dev {122 const char *name;129 unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];130 unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];131 unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];132 unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];133 unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];134 unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];135 unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];136 unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];137 unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];155 162 unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];163 unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];164 unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];165 unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];166 172 struct input_handle __rcu *grab;179 180 struct device dev;181 182 struct list_head h_list;183 struct list_head node;190 };

struct input_dev

--122--> 这个name不是设备名，input子系统的设备名在子系统源码中指定的，不是这。

--129--> 设备支持的输入事件位图，EV_KEY,EV_REL, etc

--130--> 对于按键事件，设备支持的输入子事件位图

--132--> 对于相对坐标事件，设备支持的相对坐标子事件位图

--133--> 对于绝对坐标事件，设备支持的绝对坐标子事件位图

--134--> 混杂设备的支持的子事件位图

--180-->表示这是一个device。

--182-->h_list是用来链接相关handle的链表

--183-->node用来链接其他input_dev的链表

分配/释放

//drivers/input/input.c//创建一个input对象struct input_dev *input_allocate_device(void);//释放一个input对象void input_free_device(struct input_dev *dev);

初始化

初始化一个input对象是使用input子系统编写驱动的主要工作，内核在头文件'include/uapi/linux/input.h'中规定了一些常见输入设备的常见的输入事件，这些宏和数组就是我们初始化input对象的工具。这些宏同时用在用户空间的事件解析和驱动的事件注册，可以看作是驱动和用户空间的通信协议，所以理解其中的意义十分重要。在input子系统中，每一个事件的发生都使用事件(type)->子事件(code)->值(value)三级来描述，比如，按键事件->按键F1子事件->按键F1子事件触发的值是高电平1。注意，事件和子事件和值是相辅相成的，只有注册了事件EV_KEY，才可以注册子事件BTN_0，也只有这样做才是有意义的。

下面就是内核约定的事件类型，对应应用层的事件对象的type域

下面这些是按键子事件的类型，可以看到对PC键值的定义

除了对常用的事件进行描述，内核同样提供了工具将这些事件正确的填充到input对象中描述事件的位图中。

//第一种//这种方式非常适合同时注册多个事件button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY); button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0|BTN_1)] = BIT_MASK(BTN_0|BTN_1);

//第二种//通常用于只注册一个事件set_bit(EV_KEY,button_dev.evbit);set_bit(BTN_0,button_dev.keybit);

注册/注销

初始化好了一个input对象，接下来就需要将其注册到内核

//注册input对象到内核int input_register_device(struct input_dev *dev);//从内核注销一个input对象void input_unregister_device(struct input_dev *dev);

驱动层报告事件

在合适的时机(由于输入最终是中断表示的，所以通常在驱动的中断处理函数中)驱动可以将注册好的事件上报，且可以同时上报多个事件，下面是内核提供的API

//上报指定的事件+子事件+值void input_event(struct input_dev *dev,unsigned int type,unsigned int code,int value);//上报键值void input_report_key(struct input_dev *dev,unsigned int code,int value);//上报绝对坐标void input_report_abs(struct input_dev *dev,unsigned int code,int value);//报告同步事件void input_report_rel(struct input_dev *dev,unsigned int code,int value);//同步所有的上报void input_sync(struct input_dev *dev);

上报事件有2点需要注意:

1. report函数们并不会真的上报，只是准备上报，

   sync才会真的将刚刚report的事件真的上报搭input核心

2. input核心会进行裁决再上报的事件处理层，所以对于

   按键事件，一定要先报1再报0(或者反过来)

应用层解析

事件处理层最终会将驱动sync一次时所有report的事件组织成一个struct input_value的形式上报到应用层，在应用层从相应的设备文件中获取上报的事件的时候，需要注意:

1. 收到数组元素的数量会比底层多一个空元素

2. 事件处理层并不会缓存收到的事件

前文已经说过，'include/uapi/linux/input.h'中的宏是应用层和驱动层共用的通信协议，所以应用层在解析收到的struct input_value对象的时候，只需要'include '即可使用其中的宏。

/* * The event structure itself */struct input_event { struct timeval time; __u16 type; __u16 code; __s32 value;};

input分析

上文已经说过，input子系统使用三层结构来实现驱动事件到应用层的传递。具体的，这三个层次每一个层次都由一条结构体链表组成，在设备驱动层，核心结构体是input_dev;在input核心层，是input_handle;在事件处理层，是input_handler。内核通过链表和指针将三者结合到一起，最终实现了input_dev和input_handler的多对多的映射关系，这种关系可用下图简单描述。

模板

下面的这个模板首先使用input子系统上报按键事件，然后在应用层读取。

input按键设备驱动

/{

key@26

compatible = 'xj4412,key';

interrupt-parent = <&gpx1>;

interrupts = <2 2="">;

};

};

static struct input_dev *button_dev;static int button_irq;static int irqflags;static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy){ input_report_key(button_dev, BTN_0, 0); input_report_key(button_dev, BTN_0, 1); input_sync(button_dev); return IRQ_HANDLED;} static int button_init(void){ request_irq(button_irq, button_interrupt,irqflags, 'button', NULL)) ; button_dev = input_allocate_device; button_dev->name = 'button'; button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY); button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0); input_register_device(button_dev); return 0;}static int button_exit(void){ input_free_device(button_dev); free_irq(button_irq, button_interrupt); return 0; }static int key_probe(struct platform_device *pdev){ struct resource *irq_res; irq_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0); if(irq_res){ button_irq = irq_res->start; irqflags = irq_res->flags & IRQF_TRIGGER_MASK; }else{ return -EINVAL; } return button_init;}static int key_remove(struct platform_device *dev){ return button_exit;}struct of_device_id of_tbl = { {.compatible = 'xj4412,key',}, {},};MODULE_DEVICE_TABLE(of, of_tbl);struct platform_driver key_drv = { .probe = key_probe, .remove = key_remove, .driver.name = 'keydrv', .driver.of_match_table = of_tbl,};module_platform_driver_register(key_drv);MODULE_LICENSE('GPL');

应用层获取键值

#include struct input_event { struct timeval time; unsigned short type; unsigned short code; int value;};int main(int argc, char * const argv[]){ int fd = 0; struct input_event event[3] = {0}; //3！！！，驱动上传了2个事件，第三个用来装空元素 int ret = 0; fd = open(argv[1],O_RDONLY); while(1){ ret = read(fd,&event,sizeof(event)); printf('ret:%d,val0:%d,val1:%d,val12:%d\n',ret,event[0].value,event[1].value,event[2].value); //2！！！，最后一个是空 sleep(1); } return 0;}