IM6ULL学习总结（四-七-1）输入系统应用编程

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：
在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述
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, …);
在这里插入图片描述
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
在这里插入图片描述

/* 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);
  }
  /* 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);
  }
  /* 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：
在这里插入图片描述
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);
  }
  /* 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：
在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述
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);
  }
  /* 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;
}

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