input子系统
input子系统
按键、鼠标、键盘、触摸屏等都属于输入(input)设备， Linux 内核为此专门做了一个叫做 input子系统的框架来处理输入事件。输入设备本质上还是字符设备，只是在此基础上套上了 input 框架，用户只需要负责上报输入事件，比如按键值、坐标等信息， input 核心层负责处理这些事件。本章我们就来学习一下 Linux 内核中的 input 子系统。
简介:
·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。
·按键、鼠标、键盘、触摸屏等都属于输入设备，linux内核为此专门做了一个叫做input子系统的框架来处理输入事件。
·输入设备本质上还是字符设备，只是在此基础上套上了input框架，用户只需要负责上报输入事件，比如按键值、坐标等信息。
·对于驱动编写者而言不需要去关心应用层的事情，我们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
图中左边就是最底层的具体设备，比如按键、 USB 键盘/鼠标等，中间部分属于Linux 内核空间，分为驱动层、核心层和事件层，最右边的就是用户空间，所有的输入设备以文件的形式供用户应用程序使用。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：
1> 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。
2> 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。
3> 事件层：主要和用户空间进行交互。
简述input驱动编写流程:
1、注册input_dev
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。
注册input_dev的流程:
1.1.使用input_allocate_device函数申请一个 input_dev。
1.2.初始化input_dev的事件类型以及事件值
1.3.使用input_register_device函数向Linux系统注册前面初始化好的 input_dev
1.4.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.
2、上报事件
当我们向Linux内核注册好 input_dev以后还不能高枕无忧的使用input设备
input设备都是具有输入功能的，但是具体是什么样的输入值 Linux 内核是不知道的，我们需要获取到具体的输入值，或者说是输入事件，然后将输入事件上报给 Linux 内核
2.1、不同的事件，其上报事件的 API函数不同。
2.2、当我们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.
一.input驱动编写流程:
1.1注册input_dev:
input 核心层会向 Linux 内核注册一个字符设备
/*
* 在drivers/input/input.c中
*/
1797 struct class input_class = {
1798 .name = "input",
1799 .devnode = input_devnode,
1800 };
......
2494 static int __init input_init(void)
2495 {
2496 int err;
2497
2498 err = class_register(&input_class);
2499 if (err) {
2500 pr_err("unable to register input_dev class\n");
2501 return err;
2502 }
2503
2504 err = input_proc_init();
2505 if (err)
2506 goto fail1;
2507
2508 err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0),
2509 INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");
2510 if (err) {
2511 pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
2512 goto fail2;
2513 }
2514
2515 return 0;
2516
2517 fail2: input_proc_exit();
2518 fail1: class_unregister(&input_class);
2519 return err;
2520 }
/*在include/uapi/linux/major.h中*/
#define INPUT_MAJOR 13
第 2498 行，注册一个 input 类，这样系统启动以后就会在/sys/class 目录下有一个 input 子目录
第 2508~2509 行，注册一个字符设备，主设备号为 INPUT_MAJOR， INPUT_MAJOR 定义在 include/uapi/linux/major.h 文件。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。
1>input_dev结构体 (对象):
在使用 input 子系统的时候我们只需要注册一个 input 设备即可， input_dev 结构体表示 input设备
/*在 include/linux/input.h 文件中定义了 input_dev结构体
*/
131 struct input_dev {
132 const char *name;
133 const char *phys;
134 const char *uniq;
135 struct input_id id;
136
137 unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];
138
139 unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件类型的位图 */
140 unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按键值的位图 */
141 unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相对坐标的位图*/
142 unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 绝对坐标的位图 */
143 unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 杂项事件的位图 */
144 unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED 相关的位图 */
145 unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; /* sound 有关的位*/
146 unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 压力反馈的位图 */
147 unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*开关状态的位图 */
148
......
201 bool devres_managed;
202
203 ktime_t timestamp[INPUT_CLK_MAX];
204 };
第 139 行， evbit 表示输入事件类型
/*在 include/uapi/linux/input.h 文件中定义了 输入事件类型
*/
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 */
比如本章我们要使用到按键，那么就需要注册 EV_KEY 事件，如果要使用连按功能的话还需要注册 EV_REP 事件。继续回到示例代码中，第 139 行 ~ 147 行的 evbit、 keybit、 relbit 等等都是存放不同事件对应的值。比如我们本章要使用按键事件，因此要用到 keybit， keybit 就是按键事件使用的位图， Linux 内核定义了很多按键值.
/*
@ 按键值===定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中
*/
#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 BTN_TRIGGER_HAPPY39 0x2e6
#define BTN_TRIGGER_HAPPY40 0x2e7
我们本章实验会将 STM32MP1 开发板上的 KEY0 按键值设置为 KEY_0
2>input_dev注册过程相关api:
在编写 input 设备驱动的时候我们需要先申请一个 input_dev 结构体变量，使用input_allocate_device 函数来申请一个 input_dev.
/*作用:申请inpu_dev
*返回值： 申请到的 input_dev。
*/
struct input_dev *input_allocate_device(void)
---------------------------------------------------------
在需要要注销的 input 设备时使用 input_free_device 函数来释放掉前面申请到的input_dev
/*作用:释放inpu_dev
*参数: dev：需要释放的 input_dev。
*/
void input_free_device(struct input_dev *dev)
---------------------------------------------------------
申请好一个 input_dev 以后就需要初始化这个 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。
...... (初始化 input_dev)
---------------------------------------------------------
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.
/*作用:注册inpu_dev
*参数: 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。
*/
int input_register_device(struct input_dev *dev)
---------------------------------------------------------
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.
/*作用:注销inpu_dev
*参数: dev：要注销的 input_dev 。
*/
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
3>注册过程和实例:
注册input_dev的流程:
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.
---------------------------------------------------------
实例:
struct input_dev *inputdev; /* input 结构体变量 */
/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{
......
inputdev = input_allocate_device(); /* 申请 input_dev */
inputdev->name = "test_inputdev"; /* 设置 input_dev 名字 */
/*-------------------第一种设置事件和事件值的方法-------------*/
__set_bit(EV_KEY, inputdev->evbit); /* 设置产生按键事件 */
__set_bit(EV_REP, inputdev->evbit); /* 重复事件 */
__set_bit(KEY_0, inputdev->keybit); /*设置产生哪些按键值 */
/*-------------------第二种设置事件和事件值的方法-------------*/
keyinputdev.inputdev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REP);
keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)] |= BIT_MASK(KEY_0);
/*-------------------第三种设置事件和事件值的方法-------------*/
keyinputdev.inputdev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REP);
input_set_capability(keyinputdev.inputdev, EV_KEY, KEY_0);
/* 注册 input_dev */
input_register_device(inputdev);
......
return 0;
}
/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void)
{
input_unregister_device(inputdev); /* 注销 input_dev */
input_free_device(inputdev); /* 删除 input_dev */
}
1.2上报输入事件
- 当我们向 Linux 内核注册好 input_dev 以后还不能高枕无忧的使用 input 设备， input 设备都是具有输入功能的，但是具体是什么样的输入值 Linux 内核是不知道的，我们需要获取到具体的输入值，或者说是输入事件，然后将输入事件上报给 Linux 内核。
- 比如按键，我们需要在按键中断处理函数，或者消抖定时器中断函数中将按键值上报给 Linux 内核，这样 Linux 内核才能获取到正确的输入值。不同的事件，其上报事件的 API 函数不同，我们依次来看一下一些常用的事件上报 API 函数。
1>input_event结构体(对象):
返回给因应用层的结构体
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 {
#if (__BITS_PER_LONG != 32 || !defined(__USE_TIME_BITS64))&& !defined(__KERNEL__)
struct timeval time;
#define input_event_sec time.tv_sec
#define input_event_usec time.tv_usec
#else
__kernel_ulong_t __sec;
#if defined(__sparc__) && defined(__arch64__)
unsigned int __usec;
unsigned int __pad;
#else
__kernel_ulong_t __usec;
#endif
#define input_event_sec __sec
#define input_event_usec __usec
#endif
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};
-----------------------------------------------------
依次来看一下 input_event 结构体中的各个成员变量：
1> time:时间，也就是此事件发生的时间，为 timeval 结构体类型
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 */
};
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。
2>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。
3>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。
4>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。
2>上报事件过程相关api
首先是 input_event 函数，此函数用于上报指定的事件以及对应的值.
/*作用:上报指定的事件以及对应的值.
*参数: 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。
*/
void input_event(struct input_dev *dev,unsigned int type,unsigned int code,int value)
-------------------------------------------
input_event函数可以上报所有的事件类型和事件值，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
static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,unsigned int code, int value)
{
input_event(dev, EV_KEY, code, !!value);
}
input_report_key 函数的本质就是 input_event 函数如果要上报按键事件的话还是建议大家使用 input_report_key 函数。
-----------------------------------------
同样的还有一些其他的事件上报函数，这些函数如下所示：
void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value) //相对坐标
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value) //绝对作标
void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value) //压力状态
void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value) //开关事件
void input_mt_sync(struct input_dev *dev) //同步事件
----------------------------------------
当我们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.
/*作用:告诉事件上报结束
*dev：需要上报同步事件的 input_dev。
*/
void input_sync(struct input_dev *dev)
3>上报事件过程和实例
上报事件的流程
1.调用input_event()函数来上报事件. 不同的事件，其上报事件的 API函数不同本质上都调用了input_event()。
2.调用input_sync()函数来告诉linux内核 input子系统上报结束.
/* 用于按键消抖的定时器服务函数 */
void timer_function(unsigned long arg)
{
unsigned char value;
value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 读取 IO 值 */
if(value == 0){ /* 按下按键 */
/* 上报按键值 */
input_report_key(inputdev, KEY_0, 1); /* 最后一个参数 1，按下 */
input_sync(inputdev); /* 同步事件 */
} else { /* 按键松开 */
input_report_key(inputdev, KEY_0, 0); /* 最后一个参数 0，松开 */
input_sync(inputdev); /* 同步事件 */
}
}
二.Linux自带按键驱动程序的使用
Linux 内核也自带了 KEY 驱动，如果要使用内核自带的 KEY 驱动的话需要配置 Linux 内核，不过 Linux 内核一般默认已经使能了 KEY 驱动，但是我们还是要检查一下。按照如下路径找到相应的配置选项：
→ Device Drivers
→ Input device support
→ Generic input layer (needed for keyboard, mouse, ...) (INPUT [=y])
→ Keyboards (INPUT_KEYBOARD [=y])
→GPIO Buttons
选中以后就会在.config 文件中出现“CONFIG_KEYBOARD_GPIO=y”这一行， Linux 内核就会根据这一行来将 KEY 驱动文件编译进 Linux 内核。 Linux 内核自带的 KEY 驱动文件为drivers/input/keyboard/gpio_keys.c， gpio_keys.c 采用了 platform 驱动框架，在 KEY 驱动上使用了 input 子系统实现。
本文作者：hello
本文链接：https://www.cnblogs.com/feige-c/p/16438404.html
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