在Linux驱动中使用输入子系统

2021-09-28 03:07:56

在Linux驱动中使用输入子系统

参考：

介绍

什么是input输入子系统？

Linux系统支持的输入设备繁多，例如键盘、鼠标、触摸屏、手柄或者是一些输入设备像体感输入等等，Linux系统是如何管理如此之多的不同类型、不同原理、不同的输入信息的输入设备的呢？其实就是通过input输入子系统这套软件体系来完成的。

从整体上来说，input输入子系统分为3层：上层（输入事件驱动层）、中层（输入核心层）、下层（输入设备驱动层），如下图所示：

图中Drivers对应的就是下层设备驱动层，对应各种各样不同的输入设备，Input Core对应的就是中层核心层，Handlers对应的就是上层输入事件驱动层，最右边的代表的是用户空间

上层中的各个handler（Keyboard/Mouse/Joystick/Event）是属于平行关系。由于历史原因，一种设备可能连接到多个handler层中，由于event是后出的。所有event实现大一统，所有输入设备都可以连接到event handler中

官方查看文档

文档1：kernel\Documentation\input\input.txt
文档2：kernel\Documentation\input\input-programming.txt

原型

input_dev驱动设备结构体中常用成员如下:

路径：include/linux/input.h

struct input_dev {      

    void *private;
    const char *name;  //设备名字
    const char *phys;  //文件路径,比如 input/buttons
    const char *uniq;   
    struct input_id id;


    unsigned long evbit[NBITS(EV_MAX)];  //表示支持哪类事件,常用有以下几种事件(可以多选)
    //EV_SYN      同步事件，当使用input_event()函数后,就要使用这个上报个同步事件
    //EV_KEY       键盘事件
    //EV_REL       (relative)相对坐标事件，比如鼠标
    //EV_ABS       (absolute)绝对坐标事件，比如摇杆、触摸屏感应
    //EV_MSC      其他事件,功能
    //EV_LED       LED灯事件
    //EV_SND      (sound)声音事件

    //EV_REP       重复键盘按键事件
    //(内部会定义一个定时器,若有键盘按键事件一直按下/松开,就重复定时,时间一到就上报事件)   

    //EV_FF         受力事件
    //EV_PWR      电源事件
    //EV_FF_STATUS  受力状态事件

    unsigned long keybit[NBITS(KEY_MAX)];   //存放支持的键盘按键值
    //键盘变量定义在:include/linux/input.h, 比如: KEY_L(按键L)

    unsigned long relbit[NBITS(REL_MAX)];    //存放支持的相对坐标值
    unsigned long absbit[NBITS(ABS_MAX)];   //存放支持的绝对坐标值
    unsigned long mscbit[NBITS(MSC_MAX)];   //存放支持的其它事件,也就是功能
    unsigned long ledbit[NBITS(LED_MAX)];    //存放支持的各种状态LED
    unsigned long sndbit[NBITS(SND_MAX)];    //存放支持的各种声音
    unsigned long ffbit[NBITS(FF_MAX)];       //存放支持的受力设备
    unsigned long swbit[NBITS(SW_MAX)];     //存放支持的开关功能

    // .... ...
};

接口函数

申请/释放

struct input_dev *input_allocate_device(void);
void input_free_device(struct input_dev *dev);

描述：向内核中申请/释放一个input_dev设备。

注册/注销

int __must_check input_register_device(struct input_dev *);
void input_unregister_device(struct input_dev *dev); //卸载/sys/class/input目录下的input_dev这个类设备,

描述：input_register_device()函数是输入子系统核心（input core）提供的函数。该函数将input_dev结构体注册到输入子系统核心中，

参数解析：dev结构体必须由前面讲的input_allocate_device()函数来分配。

返回值：input_register_device()函数如果注册失败，必须调用input_free_device()函数释放分配的空间。

如果该函数注册成功，在卸载函数中应该调用input_unregister_device()函数来注销输入设备结构体。

设备特性支持

让设备能够支持某些输入功能。

void input_set_capability(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code);

描述：设置输入设备可以上报哪些输入事件。

注意：input_set_capability函数一次只能设置一个具体事件，如果设备可以上报多个事件，则需要重复调用这个函数来进行设置。

参数解析：

dev就是设备的input_dev结构体变量
type表示设备可以上报的事件类型
code表示上报这类事件中的那个事件

上报事件

void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);  //上报事件
 // input_dev *dev :要上报哪个input_dev驱动设备的事件
 // type : 要上报哪类事件, 比如按键事件,则填入: EV_KEY
 // code: 对应的事件里支持的哪个变量，比如按下按键L则填入: KEY_L
 //value:对应的变量里的数值,比如松开按键则填入1,松开按键则填入0
input_sync(struct input_dev *dev); //同步事件通知

为什么使用了input_event()上报事件函数,就要使用这个函数？

因为input_event()函数只是个事件函数,所以需要这个input_sync()同步事件函数来通知系统,然后系统才会知道

input_sync()代码如下:

static inline void input_sync(struct input_dev *dev)
{
    input_event(dev, EV_SYN, SYN_REPORT, 0); //就是上报同步事件,告诉内核:input_event()事件执行完毕
}

例子：按键键盘驱动

实现键盘驱动,让开发板的4个按键代表键盘中的L、S、空格键、回车键。

源码实现

流程如下：

1)向内核申请input_dev结构体
2)设置input_dev的成员
3)注册input_dev 驱动设备
4)初始化定时器和中断
5)写中断服务函数
6)写定时器超时函数（用于消抖）
7)在出口函数中释放中断函数,删除定时器,卸载释放驱动

#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pm.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/gpio_keys.h>
#include <asm/gpio.h>


struct input_dev *buttons_dev;            //  定义一个input_dev结构体  
static struct ping_desc *buttons_id;          //保存dev_id,在定时器中用
static struct timer_list buttons_timer;    //定时器结构体  

struct  ping_desc{

    unsigned  char  *name;          //中断设备名称
    int            pin_irq;          //按键的外部中断标志位
    unsigned  int    pin;                //引脚
    unsigned int  irq_ctl;           //触发中断状态:   IRQ_TYPE_EDGE_BOTH
    unsigned  int    button;         //dev_id,对应键盘的 L ,  S,  空格,  enter      
};

// KEY1 -> L
// KEY2 -> S
// KEY3 -> 空格
// KEY4 -> enter
static  struct ping_desc   buttons_desc[5]=
{
    {"s1", IRQ_EINT0,   S3C2410_GPF0,  IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,KEY_L},
    {"s2", IRQ_EINT2,   S3C2410_GPF2,  IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,KEY_S},
    {"s3", IRQ_EINT11, S3C2410_GPG3 , IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,KEY_SPACE},
    {"s4", IRQ_EINT19, S3C2410_GPG11,IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,KEY_ENTER},
};

/*5. 写中断服务函数*/
static irqreturn_t  buttons_irq (int irq, void *dev_id)       //中断服务函数
{
    buttons_id=(struct ping_desc *)dev_id;             //保存当前的dev_id
    mod_timer(&buttons_timer, jiffies+HZ/100 );   //更新定时器值 10ms 
    return 0;
}

/*6.写定时器超时函数*/
void buttons_timer_function(unsigned long i)
{
    int val;
    val=s3c2410_gpio_getpin(buttons_id->pin);             //获取是什么电平 
    if(!!val)         //高电平,松开
    {
        /*上报事件*/
        input_event(buttons_dev,EV_KEY,buttons_id->button, 0);  //上报EV_KEY类型,button按键,0(没按下)
        input_sync(buttons_dev);         // 上传同步事件,告诉系统有事件出现                       
    }

    else      //低电平，按下
    {
        /*上报事件*/
        input_event(buttons_dev, EV_KEY, buttons_id->button, 1);  //上报EV_KEY类型,button按键,1(按下)
        input_sync(buttons_dev);       // 上传同步事件,告诉系统有事件出现
    }
}

#define _SET_BIT_   __set_bit

static int buttons_init(void)   //入口函数
{
    int i;
    /* 1.向内核 申请input_dev结构体 */
    buttons_dev=input_allocate_device();  
    
    /* 2.设置input_dev ,  */
    _SET_BIT_(EV_REP,buttons_dev->evbit);       //支持键盘重复按事件
#if 0 // 下面俩种写法等价。
    _SET_BIT_(EV_KEY,buttons_dev->evbit);       //支持键盘事件    
    
    _SET_BIT_(KEY_L,buttons_dev->keybit);       //支持按键 L
    _SET_BIT_(KEY_S,buttons_dev->keybit);       //支持按键 S
    _SET_BIT_(KEY_SPACE,buttons_dev->keybit);   //支持按键 空格
    _SET_BIT_(KEY_ENTER,buttons_dev->keybit);   //支持按键 enter
#else
    // 支持键盘事件
    input_set_capability(buttons_dev, EV_KEY, KEY_L);     //支持按键 L
    input_set_capability(buttons_dev, EV_KEY, KEY_S);     //支持按键 S
    input_set_capability(buttons_dev, EV_KEY, KEY_SPACE); //支持按键 空格
    input_set_capability(buttons_dev, EV_KEY, KEY_ENTER); //支持按键 enter
#endif
    
    /* 3.注册input_dev */
    input_register_device(buttons_dev);


    /* 4. 初始化硬件:初始化定时器和中断*/      
    // KEY1 -> L
    // KEY2 -> S
    // KEY3 -> 空格
    // KEY4 -> enter
    init_timer(&buttons_timer);
    buttons_timer.function=buttons_timer_function;
    add_timer(&buttons_timer);

    for(i=0;i<4;i++)
        request_irq(buttons_desc[i].pin_irq, buttons_irq, buttons_desc[i].irq_ctl, buttons_desc[i].name, &buttons_desc[i]);

    return 0;
}

static int buttons_exit(void)  //出口函数
{
    /* 7.释放中断函数,删除定时器,卸载释放驱动 */
    int i;
    for(i=0;i<4;i++)
        free_irq(buttons_desc[i].pin_irq,&buttons_desc[i]);    //释放中断函数

    del_timer(&buttons_timer);   //删除定时器

    input_unregister_device(buttons_dev);     //卸载类下的驱动设备
    input_free_device(buttons_dev);                //释放驱动结构体
    return 0; 
}

module_init(buttons_init);
module_exit(buttons_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

测试运行

挂载键盘驱动后, 如下图,可以通过 ls -l /dev/event* 命令查看已挂载的设备节点:

输入子系统的主设备号为13，其中event驱动本身的此设备号是从64开始的，如上图。

测试运行有两种方法：

exec命令详解入口地址: http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7553228.html)

方法1:

cat /dev/tty1   //tty1:LCD终端,就会通过tty_io.c来访问键盘驱动,然后打印在tty1终端上

方法2:

exec 0</dev/tty1   //将/dev/tty1挂载到-sh进程描述符0下,此时的键盘驱动就会直接打印在tty1终端上

方法3：

hexdump /dev/event1

hexdump命令调试代码详解地址:http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7553550.html)

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介绍

原型

接口函数

申请/释放

注册/注销

设备特性支持

上报事件

例子：按键键盘驱动

源码实现

测试运行

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