驱动开发之 input 子系统

1.input 子系统介绍

input 就是输入的意思，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。比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等 等这些都属于输入设备，不同的输入设备所代表的含义不同，按键和键盘就是代表按键信息， 鼠标和触摸屏代表坐标信息，因此在应用层的处理就不同，对于驱动编写者而言不需要去关心 应用层的事情，驱动层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，input 子系统框。

 

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：

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。

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。 事件层：主要和用户空间进行交互

从框图里面看，驱动层，要完成硬件输入捕获，通过接口将数据上报给 input子系统，由input系统通知应用层即可。

1.1..input 子系统的本质

input 系统本质是一个字符设备，核心代码就是完成核心层的工作和需求，在 drivers/input/input.c 这个文件， input.c 就是 input 输入子系统的核心层 ，感兴趣可以看看这个代码。

input 系统子主设备号为 INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR 定义 在 include/uapi/linux/major.h 文件中，定义如下：

#define INPUT_MAJOR 13

因此，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。（哈哈哈，是不是感觉省了很多事情）

1.2.input_dev结构体

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)]; /* 事件类型的位图 */
    unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按键值的位图 */
    unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相对坐标的位图 */ 
    unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 绝对坐标的位图 */
    unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 杂项事件的位图 */
    unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED 相关的位图 */
    unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];/* sound 有关的位图 */
    unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 压力反馈的位图 */
    unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*开关状态的位图 */
    ......
    bool devres_managed;
};

 1.2.1.evbit成员

evbit 表示输入事件类型，可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h (或者在input-event-codes.h下)文件 中，事件类型如下： 

#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 */

 在 include/uapi/linux/input.h (或者在input-event-codes.h下)文件 中也定义了很多事件的触发值，感兴趣可以看看。如：

#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

当然这里这是截取按键的，还有LEDs，sounds等等事件值。

 2.input子系统API接口

2.1.input_allocate_device 函数

功能：先申请一个 input_dev 结构体变量

struct input_dev *input_allocate_device(void)

函数参数和返回值含义如下：

参数：无。

返回值：申请到的 input_dev。

2.2.input_free_device 函数

功能：释放掉申请到的 input_dev

void input_free_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要释放的 input_dev。

返回值：无。

2.3.input_register_device 函数

申请好一个 input_dev ，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。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。

int input_register_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

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。

2.4.input_unregister_device 函数

功能：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 

void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：要注销的 input_dev 。

返回值：无。

2.5.小结

这些接口使用步骤如下:

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

 使用这些接口即可完成一个input设备创建了，但是，这些接口只是创建一个设备，捕获数据（使用中断进行捕获），上报数据的接口还没有介绍。

3.通知事件相关接口

3.1.input_event函数

功能：input_event 函数可以上报所有的事件类型和事件值

void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)

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。这就需要与应用层协商好规则怎么上报了

返回值：无。

3.1.1其他函数

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，此函数内容如下：

static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,
unsigned int code, int value)
{
     input_event(dev, EV_KEY, code, !!value);
}

其他函数 

void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_mt_sync(struct input_dev *dev)

3.2.input_sync函数

功能：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

void input_sync(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要上报同步事件的 input_dev。

返回值：无。

4.应用层获取输入事件结构体-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 

struct input_event {
    struct timeval time;
    __u16 type;
    __u16 code;
    __s32 value;
};

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：

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 */
};

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。

5.实验

ok，理论知识已经介绍完毕，测试实验会单独出一个章节进行记录，驱动实验都将统一进行，方便数据管理，到时候会更新实验代码路径（gitee仓库）到这里。

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