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。

1. //input设备对象 
2.  struct input_dev { 
3.          const char *name; 
4.          unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; 
5.          unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; 
6.          unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; 
7.          unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; 
8.          unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; 
9.          unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; 
10.          unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; 
11.          unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; 
12.          unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; 
13.   
14.          unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; 
15.          unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; 
16.          unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; 
17.          unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; 
18.   
19.          struct input_handle __rcu *grab; 
20.   
21.          struct device dev; 
22.   
23.          struct list_head        h_list; 
24.          struct list_head        node; 
25.  }; 

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

1. //drivers/input/input.c 
2. //创建一个input对象 
3.  
4. struct input_dev *input_allocate_device(void);//释放一个input对象 
5.  
6. 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。

1. //第一种//这种方式非常适合同时注册多个事件 
2.  
3. button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);             
4. button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0|BTN_1)] = BIT_MASK(BTN_0|BTN_1);   

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

1. //注册input对象到内核 
2. int input_register_device(struct input_dev *dev); 
3. //从内核注销一个input对象 
4. 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

1. //上报指定的事件+子事件+值 
2. void input_event( 
3.    struct input_dev *dev,unsigned int type,unsigned int code,int value);//上报键值 
4.    void input_report_key(struct input_dev *dev,unsigned int code,int value);//上报绝对坐标 
5.    void input_report_abs(struct input_dev *dev,unsigned int code,int value);//报告同步事件 
6.    void input_report_rel(struct input_dev *dev,unsigned int code,int value);//同步所有的上报 
7.    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)，不能只report 1或0, 这样核心会认为是一个事件被误触发了多次而只上报一次，虽然我们真的按下了多次。

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，类似于写of_device_id[]时最后的空元素，这点应用层在解析的时候需要注意。
2. 事件处理层并不会缓存收到的事件，如果有新的事件到来，即使旧的事件没有被读取，也会被覆盖，所以应用程序需要及时读取。

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 <linux/input.h>"即可使用其中的宏。

1. /* 
2.  * The event structure itself 
3.  */ 
4.  
5. struct input_event { 
6.     struct timeval time; 
7.     __u16 type; 
8.     __u16 code; 
9.     __s32 value; 
10. };  

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

1. { 
2.            key@26{ 
3.                       compatible = "xj4412,key"; 
4.                       interrupt-parent = <&gpx1>; 
5.                       interrupts = <2 2>; 
6.            }; 
7. };  

1. static struct input_dev *button_dev; 
2. static int button_irq; 
3. static int irqflags; 
4. static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy){ 
5.     input_report_key(button_dev, BTN_0, 0); 
6.     input_report_key(button_dev, BTN_0, 1); 
7.     input_sync(button_dev);    return IRQ_HANDLED; 
8. }  
9. static int button_init(void){ 
10.     request_irq(button_irq, button_interrupt,irqflags, "button", NULL)) ; 
11.      
12.     button_dev = input_allocate_device(); 
13.     button_dev->name = "button"; 
14.     button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY); 
15.     button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0); 
16.      
17.     input_register_device(button_dev);    return 0; 
18. } 
19. static int button_exit(void){ 
20.     input_free_device(button_dev); 
21.     free_irq(button_irq, button_interrupt);    return 0;    
22. } 
23. static int key_probe(struct platform_device *pdev){ 
24.     struct resource *irq_res; 
25.     irq_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0); 
26.     if(irq_res){ 
27.         button_irq = irq_res->start; 
28.         irqflags = irq_res->flags & IRQF_TRIGGER_MASK; 
29.     }else{ 
30.          return -EINVAL;      
31.     }    return button_init(); 
32. } 
33. static int key_remove(struct platform_device *dev){ 
34.     return button_exit(); 
35. } 
36. struct of_device_id of_tbl[] = { 
37.     {.compatible = "xj4412,key",}, 
38.     {}, 
39. }; 
40. MODULE_DEVICE_TABLE(of, of_tbl);struct platform_driver key_drv = { 
41.     .probe = key_probe, 
42.     .remove = key_remove, 
43.     .driver.name = "keydrv", 
44.     .driver.of_match_table = of_tbl, 
45. }; 
46. module_platform_driver_register(key_drv); 
47. MODULE_LICENSE("GPL");  

应用层获取键值

1. #include <linux/input.h> 
2. struct input_event {    struct timeval time; 
3.     unsigned short type; 
4.     unsigned short code;    int value; 
5. }; 
6. int main(int argc, char * const argv[]){ 
7.     int fd = 0; 
8.     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  
9.     int ret = 0; 
10.     fd = open(argv[1],O_RDONLY); 
11.     while(1){ 
12.         ret = read(fd,&event,sizeof(event)); 
13.         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 
14.         sleep(1); 
15.     } 
16.     return 0; 
17. } 

本文作者：佚名

来源：51CTO