input子系统

input子系统简介

input子系统和pinctl、gpio子系统一样，都属于Linux内核中驱动开发框架的一部分。input设备是代表了一类设备，比如按键、鼠标、触摸屏等等。

这些设备本质还是字符设备（在核心层注册了cdev并封装了I/O操作接口），不过又套了层input框架，可以向内核传递输入事件，除了input子系统外，这些设备的驱动中，什么中断、iic之类的该写还是得写

内核在启动的时候就自动帮我们创建了该类字符设备（主设备号为13）sys/class/input及其设备节点dev/input，后面我们如果要添加新的input设备，则需要将自己的设备注册到该子系统中，而不必创建新的class和device了

input子系统层次结构

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input子系统分为3层：

  • 驱动层：输入设备的具体驱动，比如按键的驱动，负责IO、中断等资源的初始化，向核心层报告输入内容
  • 核心层：给驱动层提供注册input设备和操作的API，并通知事件层对输入进行处理
  • 事件层：主要与用户空间交互

我觉得input子系统的好处是：将具体的输入设备和用户层之间搞了层抽象，用户层的代码不用读具体的输入设备，而只用关注input子系统这个中间层就行了，后续如果更换硬件输入设备，用户层也不用改代码

核心层

核心层会向Linux内核注册input子系统的字符设备类/sys/class/input，它位于drivers/input/input.c

在核心层创建了input类后，我们才能使用input子系统，只需要向该类注册input设备即可

input驱动编写流程

input子系统的在驱动层中，设备的注册流程大致如下：

  • 使用input_allocate_device申请一个input设备
  • 初始化申请的input设备，设置需要的事件类型等
  • 使用 input_register_device把input设备注册到input子系统中

注意事项：

1.在完成input设备的注册后，会生成一个设备文件/dev/input/eventX（X=0…n），代表输入的事件，后续在用户层的代码中读取这个设备文件即可获得输入事件。可以用hexdump /dev/input/eventX来对input设备进行简易测试

2.卸载input设备时，需要先input_unregister_device，再input_free_device

核心数据结构

input_dev：代表一个待注册的input设备，包括了此输入设备支持的输入事件类型evbit，以及具体的事件xxbit的哪些值，比如要限定读取按键中KEY_0的值，就需要设置keybit中KEY_0那个bit

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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)];   /* 输入事件类型的位图 */
    
    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;
};

evbit的支持的类型如下：

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#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*/

keybit所支持按键值如下：

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#define KEY_RESERVE 0
#define KEY_ESC1 217 
#define KEY_1 2
......
#define BTN_TRIGGER_HAPPY39 0x2e6
#define BTN_TRIGGER_HAPPY40 0x2e7

核心API

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struct input_dev *input_allocate_device(void); // 申请一个input设备
void input_free_device(struct input_dev *dev);

int input_register_device(struct input_dev *dev); // 注册一个input设备
void input_unregister_device(struct input_dev *dev);

初始化input设备的方法

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/*********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);
/************************************************/

事件的上报

只是向input子系统注册一个设备其实并没有用，因为input设备的核心是上报输入事件给内核。我们在驱动层通过中断等操作感知到输入后，需要将输入类型和值进行封装，接着需要调用API来把这个输入事件上报给内核

核心API

1.通用上报事件

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

Linux由通过对该函数进行封装，提供了一些其他的上报具体事件的API，比如：

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

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)

2.同步事件

上报完后，需要向Linux内核说明事件上报完成，让其将事件同步给用户层

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void input_sync(struct input_dev *dev);

核心数据结构

input子系统使用input_event这个类代表上报了的事件，用户层读取input子系统设备得到的结果也是该类

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