输入系统应用编程

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。

2 输入系统框架及调试

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。

2.2 编写 APP 需要掌握的知识

2.2.1 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,它的内容如图输入设备结构体

2.2.2 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 ”,它定义如图输入事件结构体
        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 ) 。如下图 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。所以可以有下图 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 值有下图 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

2.2.3 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

2.3 调试技巧

2.3.1 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
ls /dev/event* -l

可以看到图类似下面的信息:

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 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 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:

2.3.2 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,就会打印如图信息:
        上图中 的 type 3 ,对应 EV_ABS code 0x35 对 应ABS_MT_POSITION_X code 0x36 对应 ABS_MT_POSITION_Y
        上图中还发现有 2 个同步事件:它的 typecode value 都为 0 。表示电容屏上报了 2 完整的数据

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