1.输入系统应用编程

1.1 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。

1.2 输入系统框架及调试

1.2.1 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。

输入系统框架如下图所示：

假设用户程序直接访问/dev/input/event0设备节点，或者使用tslib访问设备节点，数据的流程如下：

① APP发起读操作，若无数据则休眠；

② 用户操作设备，硬件上产生中断；

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。

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。

要想深入理解整个输入系统，就必须研究内核的输入系统，这在后续的“驱动大全”中会讲解。

1.2.2 编写APP需要掌握的知识

基于编写应用程序的角度，只需要理解这些内容：

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，它的内容如下：

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”，它定义如下：

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)。有这几类事件(参考Linux内核头文件)：

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。所以可以有这些事件：

对于触摸屏，它提供的是绝对位置信息，有X方向、Y方向，还有压力值。所以code值有这些：

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)；

对于触摸屏，它的value就是坐标值、压力值。

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。

注意：如果你想深入理解上述机制，需要学习以下内容：

《第5篇嵌入式Linux驱动开发基础知识》

《第十九章驱动程序基石》

1.2.3 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
或
ls /dev/event* -l

可以看到类似下面的信息：

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：

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：

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：

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这些绝对位置事件(它们的含义在后面讲解电容屏时再细讲)。

2. 使用命令读取数据

调试输入系统时，直接执行类似下面的命令，然后操作对应的输入设备即可读出数据：

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，就会打印以下信息：

上图中的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。

1.3 不使用库的应用程序示例

使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：

01_all_series_quickstart\
04_嵌入式Linux应用开发基础知识\source\11_input\
01_app_demo\

有些同学反馈：老师，你不从0写代码，我都不知道怎么写程序了。基础好的同学直接看这个文档，我录完这个视频后会补齐这个文档，你能看到这部分手册时肯定已经齐全了。

1.3.1 输入系统支持完整的API操作

支持这些机制：阻塞、非阻塞、POLL/SELECT、异步通知。

注意：如果你想深入理解上述机制，需要学习以下内容：

《第5篇嵌入式Linux驱动开发基础知识》

《第十九章驱动程序基石》

作为APP开发人员，即使没有深入理解这些机制，也是可以编写出程序的。

1.3.2 APP访问硬件的4种方式：妈妈怎么知道孩子醒了

妈妈怎么知道卧室里小孩醒了？

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。

妈妈要么是被小孩吵醒，要么是被闹钟吵醒。

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。

这4种方法没有优劣之分，在不同的场合使用不同的方法。

1.3.3 获取设备信息（看视频学会简单代码编写的编写过程）

通过ioctl获取设备信息，ioctl的参数如下：

int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

有些驱动程序对request的格式有要求，它的格式如下：

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：

写一段程序访问设备并打印部分设备的信息：

//打开设备节点ioctl
#include <linux/input>
/*./01_get_input_info     /dev/input/event0 */
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
int main(int argc, char **argv)
{
  int fd;
  int len;
  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",
  "EV_REP",
  "EV_FF",
  "EV_PWR",  
  };
  int bit;
  if(argc!=2)
  {
  printf("Usage:%s<dev>\n,argv[0]");
  return -1;
  }
  fd=open(argv[1],O_RDWR);
  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))
{
  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("support ev_type:");
}
return 0
}