1)實驗平臺：正點原子Linux開發板
2)摘自《正點原子I.MX6U嵌入式Linux驅動開發指南》
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第五十八章Linux INPUT子系統實

按鍵、鼠標、鍵盤、觸摸屏等都屬于輸入(input)設備，Linux內核為此專門做了一個叫做input子系統的框架來處理輸入事件。輸入設備本質上還是字符設備，只是在此基礎上套上了input框架，用戶只需要負責上報輸入事件，比如按鍵值、坐標等信息，input核心層負責處理這些事件。本章我們就來學習一下Linux內核中的input子系統。

58.1 input子系統

58.1.1input子系統簡介

input就是輸入的意思，因此input子系統就是管理輸入的子系統，和pinctrl和gpio子系統一樣，都是Linux內核針對某一類設備而創建的框架。比如按鍵輸入、鍵盤、鼠標、觸摸屏等等這些都屬于輸入設備，不同的輸入設備所代表的含義不同，按鍵和鍵盤就是代表按鍵信息，鼠標和觸摸屏代表坐標信息，因此在應用層的處理就不同，對于驅動編寫者而言不需要去關心應用層的事情，我們只需要按照要求上報這些輸入事件即可。為此input子系統分為input驅動層、input核心層、input事件處理層，最終給用戶空間提供可訪問的設備節點，input子系統框架如圖58.1.1.1所示：

圖58.1.1.1 input子系統結構圖

圖58.1.1中左邊就是最底層的具體設備，比如按鍵、USB鍵盤/鼠標等，中間部分屬于Linux內核空間，分為驅動層、核心層和時間層，最右邊的就是用戶空間，所有的輸入設備以文件的形式供用戶應用程序使用。可以看出input子系統用到了我們前面講解的驅動分層模型，我們編寫驅動程序的時候只需要關注中間的驅動層、核心層和事件層，這三個層的分工如下：

驅動層：輸入設備的具體驅動程序，比如按鍵驅動程序，向內核層報告輸入內容。

核心層：承上啟下，為驅動層提供輸入設備注冊和操作接口。通知事件層對輸入事件進行處理。

事件層：主要和用戶空間進行交互。

58.1.2input驅動編寫流程

input核心層會向Linux內核注冊一個字符設備，大家找到drivers/input/input.c這個文件，input.c就是input輸入子系統的核心層，此文件里面有如下所示代碼：

示例代碼58.1.2.1 input核心層創建字符設備過程

1767struct class input_class ={

1768.name ="input",

1769.devnode = input_devnode,

1770};

......

2414staticint __init input_init(void)

2415{

2416int err;

2417

2418 err = class_register(&input_class);

2419if(err){

2420 pr_err("unable to register input_dev class");

2421return err;

2422}

2423

2424 err = input_proc_init();

2425if(err)

2426goto fail1;

2427

2428 err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR,0),

2429 INPUT_MAX_CHAR_DEVICES,"input");

2430if(err){

2431 pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);

2432goto fail2;

2433}

2434

2435return0;

2436

2437 fail2: input_proc_exit();

2438 fail1: class_unregister(&input_class);

2439return err;

2440}

第2418行，注冊一個input類，這樣系統啟動以后就會在/sys/class目錄下有一個input子目錄，如圖58.1.2.1所示：

圖58.1.2.1input類

第2428~2429行，注冊一個字符設備，主設備號為INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR定義在include/uapi/linux/major.h文件中，定義如下：

#define INPUT_MAJOR 13

因此，input子系統的所有設備主設備號都為13，我們在使用input子系統處理輸入設備的時候就不需要去注冊字符設備了，我們只需要向系統注冊一個input_device即可。

1、注冊input_dev

在使用input子系統的時候我們只需要注冊一個input設備即可，input_dev結構體表示input設備，此結構體定義在include/linux/input.h文件中，定義如下(有省略)：

示例代碼58.1.2.2 input_dev結構體

121struct input_dev {

122constchar*name;

123constchar*phys;

124constchar*uniq;

125struct input_id id;

126

127unsignedlong propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];

128

129unsignedlong evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件類型的位圖 */

130unsignedlong keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按鍵值的位圖 */

131unsignedlong relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相對坐標的位圖 */

132unsignedlong absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 絕對坐標的位圖 */

133unsignedlong mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 雜項事件的位圖 */

134unsignedlong ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED相關的位圖 */

135unsignedlong sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];/* sound有關的位圖 */

136unsignedlong ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 壓力反饋的位圖 */

137unsignedlong swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*開關狀態的位圖 */

......

189bool devres_managed;

190};

第129行，evbit表示輸入事件類型，可選的事件類型定義在include/uapi/linux/input.h文件中，事件類型如下：

示例代碼58.1.2.3 事件類型

#define EV_SYN 0x00 /* 同步事件 */

#define EV_KEY 0x01 /* 按鍵事件 */

#define EV_REL 0x02 /* 相對坐標事件 */

#define EV_ABS 0x03 /* 絕對坐標事件 */

#define EV_MSC 0x04 /* 雜項(其他)事件 */

#define EV_SW 0x05 /* 開關事件 */

#define EV_LED 0x11 /* LED */

#define EV_SND 0x12 /* sound(聲音) */

#define EV_REP 0x14 /* 重復事件 */

#define EV_FF 0x15 /* 壓力事件 */

#define EV_PWR 0x16 /* 電源事件 */

#define EV_FF_STATUS 0x17 /* 壓力狀態事件 */

比如本章我們要使用到按鍵，那么就需要注冊EV_KEY事件，如果要使用連按功能的話還需要注冊EV_REP事件。

繼續回到示例代碼58.1.2.2中，第129行~137行的evbit、keybit、relbit等等都是存放不同事件對應的值。比如我們本章要使用按鍵事件，因此要用到keybit，keybit就是按鍵事件使用的位圖，Linux內核定義了很多按鍵值，這些按鍵值定義在include/uapi/linux/input.h文件中，按鍵值如下：

示例代碼58.1.2.4 按鍵值

215 #define KEY_RESERVED 0

216 #define KEY_ESC 1

217 #define KEY_1 2

218 #define KEY_2 3

219 #define KEY_3 4

220 #define KEY_4 5

221 #define KEY_5 6

222 #define KEY_6 7

223 #define KEY_7 8

224 #define KEY_8 9

225 #define KEY_9 10

226 #define KEY_0 11

......

794 #define BTN_TRIGGER_HAPPY39 0x2e6

795 #define BTN_TRIGGER_HAPPY40 0x2e7

我們可以將開發板上的按鍵值設置為示例代碼58.1.2.4中的任意要一個，比如我們本章實驗會將I.MX6U-ALPHA開發板上的KEY按鍵值設置為KEY_0。

在編寫input設備驅動的時候我們需要先申請一個input_dev結構體變量，使用input_allocate_device函數來申請一個input_dev，此函數原型如下所示：

struct input_dev *input_allocate_device(void)

函數參數和返回值含義如下：

參數：無。

返回值：申請到的input_dev。

如果要注銷的input設備的話需要使用input_free_device函數來釋放掉前面申請到的input_dev，input_free_device函數原型如下：

void input_free_device(struct input_dev *dev)

函數參數和返回值含義如下：

dev：需要釋放的input_dev。

返回值：無。

申請好一個input_dev以后就需要初始化這個input_dev，需要初始化的內容主要為事件類型(evbit)和事件值(keybit)這兩種。input_dev初始化完成以后就需要向Linux內核注冊input_dev了，需要用到input_register_device函數，此函數原型如下：

int input_register_device(struct input_dev *dev)

函數參數和返回值含義如下：

dev：要注冊的input_dev 。

返回值：0，input_dev注冊成功；負值，input_dev注冊失敗。

同樣的，注銷input驅動的時候也需要使用input_unregister_device函數來注銷掉前面注冊的input_dev，input_unregister_device函數原型如下：

void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

函數參數和返回值含義如下：

dev：要注銷的input_dev 。

返回值：無。

綜上所述，input_dev注冊過程如下：

①、使用input_allocate_device函數申請一個input_dev。

②、初始化input_dev的事件類型以及事件值。

③、使用input_unregister_device函數向Linux系統注冊前面初始化好的input_dev。

④、卸載input驅動的時候需要先使用input_unregister_device函數注銷掉注冊的input_dev，然后使用input_free_device函數釋放掉前面申請的input_dev。input_dev注冊過程示例代碼如下所示：

示例代碼58.1.2.5 input_dev注冊流程

1struct input_dev *inputdev;/* input結構體變量 */

2

3/* 驅動入口函數 */

4staticint __init xxx_init(void)

5{

6 ......

7 inputdev = input_allocate_device(); /* 申請input_dev */

8 inputdev->name ="test_inputdev"; /* 設置input_dev名字 */

9

10 /*********第一種設置事件和事件值的方法***********/

11 __set_bit(EV_KEY, inputdev->evbit); /* 設置產生按鍵事件 */

12 __set_bit(EV_REP, inputdev->evbit); /* 重復事件 */

13 __set_bit(KEY_0, inputdev->keybit); /*設置產生哪些按鍵值 */

14 /************************************************/

15

16 /*********第二種設置事件和事件值的方法***********/

17 keyinputdev.inputdev->evbit[0]= BIT_MASK(EV_KEY)|

BIT_MASK(EV_REP);

18 keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)]|=

BIT_MASK(KEY_0);

19 /************************************************/

20

21 /*********第三種設置事件和事件值的方法***********/

22 keyinputdev.inputdev->evbit[0]= BIT_MASK(EV_KEY)|

BIT_MASK(EV_REP);

23 input_set_capability(keyinputdev.inputdev, EV_KEY, KEY_0);

24 /************************************************/

25

26 /* 注冊input_dev */

27 input_register_device(inputdev);

28 ......

29 return0;

30}

31

32/* 驅動出口函數 */

33staticvoid __exit xxx_exit(void)

34{

35 input_unregister_device(inputdev); /* 注銷input_dev */

36 input_free_device(inputdev); /* 刪除input_dev */

37}

第1行，定義一個input_dev結構體指針變量。

第4~30行，驅動入口函數，在此函數中完成input_dev的申請、設置、注冊等工作。第7行調用input_allocate_device函數申請一個input_dev。第10~23行都是設置input設備事件和按鍵值，這里用了三種方法來設置事件和按鍵值。第27行調用input_register_device函數向Linux內核注冊inputdev。

第33~37行，驅動出口函數，第35行調用input_unregister_device函數注銷前面注冊的input_dev，第36行調用input_free_device函數刪除前面申請的input_dev。

2、上報輸入事件

當我們向Linux內核注冊好input_dev以后還不能高枕無憂的使用input設備，input設備都是具有輸入功能的，但是具體是什么樣的輸入值Linux內核是不知道的，我們需要獲取到具體的輸入值，或者說是輸入事件，然后將輸入事件上報給Linux內核。比如按鍵，我們需要在按鍵中斷處理函數，或者消抖定時器中斷函數中將按鍵值上報給Linux內核，這樣Linux內核才能獲取到正確的輸入值。不同的事件，其上報事件的API函數不同，我們依次來看一下一些常用的事件上報API函數。

首先是input_event函數，此函數用于上報指定的事件以及對應的值，函數原型如下：

void input_event(struct input_dev *dev,

unsigned int type,

unsigned int code,

int value)

函數參數和返回值含義如下：

dev：需要上報的input_dev。

type:上報的事件類型，比如EV_KEY。

code：事件碼，也就是我們注冊的按鍵值，比如KEY_0、KEY_1等等。

value：事件值，比如1表示按鍵按下，0表示按鍵松開。

返回值：無。

input_event函數可以上報所有的事件類型和事件值，Linux內核也提供了其他的針對具體事件的上報函數，這些函數其實都用到了input_event函數。比如上報按鍵所使用的input_report_key函數，此函數內容如下：

例代碼58.1.2.6 input_report_key函數

static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,

unsignedint code,int value)

{

input_event(dev, EV_KEY, code,!!value);

}

從示例代碼58.1.2.6可以看出，input_report_key函數的本質就是input_event函數，如果要上報按鍵事件的話還是建議大家使用input_report_key函數。

同樣的還有一些其他的事件上報函數，這些函數如下所示：

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)

當我們上報事件以后還需要使用input_sync函數來告訴Linux內核input子系統上報結束，input_sync函數本質是上報一個同步事件，此函數原型如下所示：

void input_sync(struct input_dev *dev)

函數參數和返回值含義如下：

dev：需要上報同步事件的input_dev。

返回值：無。

綜上所述，按鍵的上報事件的參考代碼如下所示：

示例代碼58.1.2.7 事件上報參考代碼

1 /* 用于按鍵消抖的定時器服務函數 */

2void timer_function(unsignedlong arg)

3{

4 unsignedchar value;

5

6 value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 讀取IO值 */

7 if(value ==0){ /* 按下按鍵 */

8 /* 上報按鍵值 */

9 input_report_key(inputdev, KEY_0,1); /* 最后一個參數1，按下 */

10 input_sync(inputdev); /* 同步事件 */

11 }else{ /* 按鍵松開 */

12 input_report_key(inputdev, KEY_0,0); /* 最后一個參數0，松開 */

13 input_sync(inputdev); /* 同步事件 */

14 }

15}

第6行，獲取按鍵值，判斷按鍵是否按下。

第9~10行，如果按鍵值為0那么表示按鍵被按下了，如果按鍵按下的話就要使用input_report_key函數向Linux系統上報按鍵值，比如向Linux系統通知KEY_0這個按鍵按下了。

第12~13行，如果按鍵值為1的話就表示按鍵沒有按下，是松開的。向Linux系統通知KEY_0這個按鍵沒有按下或松開了。

58.1.3 input_event結構體

Linux內核使用input_event這個結構體來表示所有的輸入事件，input_envent結構體定義在include/uapi/linux/input.h文件中，結構體內容如下：

示例代碼58.1.3.1 input_event結構體

24struct input_event {

25 struct timeval time;

26 __u16 type;

27 __u16 code;

28 __s32 value;

29};

我們依次來看一下input_event結構體中的各個成員變量：

time：時間，也就是此事件發生的時間，為timeval結構體類型，timeval結構體定義如下：

示例代碼58.1.3.2 timeval結構體

1typedeflong __kernel_long_t;

2typedef __kernel_long_t __kernel_time_t;

3typedef __kernel_long_t __kernel_suseconds_t;

4

5struct timeval {

6 __kernel_time_t tv_sec; /* 秒 */

7 __kernel_suseconds_t tv_usec; /* 微秒 */

8};

從示例代碼58.1.3.2可以看出，tv_sec和tv_usec這兩個成員變量都為long類型，也就是32位，這個一定要記住，后面我們分析event事件上報數據的時候要用到。

type：事件類型，比如EV_KEY，表示此次事件為按鍵事件，此成員變量為16位。

code：事件碼，比如在EV_KEY事件中code就表示具體的按鍵碼，如：KEY_0、KEY_1等等這些按鍵。此成員變量為16位。

value：值，比如EV_KEY事件中value就是按鍵值，表示按鍵有沒有被按下，如果為1的話說明按鍵按下，如果為0的話說明按鍵沒有被按下或者按鍵松開了。

input_envent這個結構體非常重要，因為所有的輸入設備最終都是按照input_event結構體呈現給用戶的，用戶應用程序可以通過input_event來獲取到具體的輸入事件或相關的值，比如按鍵值等。關于input子系統就講解到這里，接下來我們就以開發板上的KEY0按鍵為例，講解一下如何編寫input驅動。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的三个子系统_「正点原子Linux连载」第五十八章Linux INPUT子系统实验(一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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