10. input子系统¶

本章的示例代码目录为：base_linux/ev_test

10.1. input子系统¶

input子系统是Linux对输入设备提供的统一驱动框架。如按键、键盘、触摸屏和鼠标等输入设备的驱动方式是类似的，当出现按键、触摸等操作时，硬件产生中断，然后CPU直接读取引脚电平，或通过SPI、I2C等通讯方式从设备的寄存器读取具体的按键值或触摸坐标，然后把这些信息提交给内核。使用input子系统驱动的输入设备可以通过统一的数据结构提交给内核，该数据结构包括输入的时间、类型、代号以及具体的键值或坐标，而内核则通过/dev/input目录下的文件接口传递给用户空间。

在Linux内核源码的“Documentation/input”目录包含了input子系统相关的说明。

在板卡默认的出厂镜像中，按键、触摸屏、鼠标、键盘都使用了input子系统驱动，本章将使用按键操作来讲解input子系统驱动相关知识。

10.2. input事件目录¶

10.2.1. 使用evtest工具测试¶

在开发input子系统驱动时，通常会使用evtest工具进行测试，此处我们将通过该工具来了解板卡上的输入设备。

在Ubuntu主机下使用如下命令测试：

evtest
#根据自己主机的输出来选择某个设备测试，下图选择的是“4”鼠标
#根据选择的设备测试，如选择的键盘就按键盘，选择鼠标就移动鼠标

如下图:

上图的执行过程说明如下：

运行evtest工具，它列出了系统当前可用的/dev/input/event0~4输入事件文件，并且列出了这些事件对应的设备名。
我们根据设备名的“SIGMACHIP Usb Mouse”推测它就是接入到板卡的鼠标，所以输入了它对应的event4事件编号4，实验时请根据自己板卡的输出来选择。
输入编号后它列出了event4的一些设备信息，包括驱动版本、设备ID、设备名、支持的事件类型、事件代号以及输入值的取值范围。
此时移动鼠标，可以看到它输出了详细的事件信息，如果移动后没有输出，说明你选择的不是鼠标设备，
请退出重新选择。输出信息中每一行包含了鼠标上报事件的具体时间time、
事件类型type 2（EV_REL）、事件代号code1或code0（REL_Y或REL_X）和具体的值value，该值就是鼠标X/Y的坐标。

10.2.2. input事件结构¶

evtest工具的原理并不神秘，学习本章节后也可以尝试自己使用代码实现它的部分功能。列出可用事件时，它就是通过查看目录“/dev/input/”实现的。本示例中主机的“/dev/input”目录的内容如下图所示。

可看到“/dev/input”目录下，有各种event设备暴露到用户空间的访问接口文件，读取这些文件的内容可获取到设备上报的信息。

在前面GPIO子系统中，direction等设备文件直接使用字符串来记录具体的信息，所以使用cat命令输出文件的内容时，字符串的形式非常方便我们阅读。但是event文件包含的信息较多，使用字符串不方便其它程序处理，它采用了纯粹的内核事件数据结构来记录内容，其它程序使用时应把读取到的内容按数据的结构进行格式化转换，该数据结构定义如下所示。

input_event结构体（内核源码的/include/uapi/linux/input.h文件）¶

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

time：该变量用于记录事件产生的时间戳，即evtest输出的time值。
type：输入设备的事件类型。系统常用的默认类型有EV_KEY、EV_REL和EV_ABS，分别用于表示按键状态改变事件、相对坐标改变事件及绝对坐标改变事件，特别地，EV_SYN用于分隔事件，无特别意义。如果选择鼠标（本章第一个图）evtest输出的type类型为EV_ABS。相关的枚举值可以参考内核文件include/uapi/linux/input-event-codes.h。
code：事件代号，它以更精确的方式表示事件。例如在EV_KEY事件类型中，code的值常用于表示键盘上具体的按键，其取值范围在0~127之间，例如按键Q对应的是KEY_Q，该枚举变量的值为16。如果选择鼠标，evtest输出内容的code分别有ABS_X/ABS_Y，表示上报的是X或Y坐标。
value：事件的值。对于EV_KEY事件类型，当按键按下时，该值为1；按键松开时，该值为0。如果选择鼠标，中evtest输出的内容里，ABS_X事件类型中的value值表示X坐标， ABS_Y类型中的value值表示Y坐标。

如果同样使用cat命令查看事件文件，当事件出现时，cat把内容转化成字符串，会看到乱码，使用这样的方式可以简单地查看设备是否上报了事件。

可使用以下方式可进行测试：

#根据自己主机上的事件号修改要查看的具体事件文件
#此处使用的event4是本主机的鼠标设备，注意要使用sudo权限
sudo cat /dev/input/event4
#输入命令后移动鼠标，会看到字符

如下图；

与其它文件不同，通常cat命令读取文件内容后就会返回，而此处读取event文件时，命令会持续地等待输入。

#根据自己主机上的事件号修改要查看的具体事件文件
#此处使用的event6是本主机的鼠标设备，注意要使用sudo权限
sudo cat /dev/input/event4
#输入命令后移动鼠标，会看到字符


同样，我们还可以使用hexdump命令来查看输出的命令

hexdump /dev/input/event4

二进制的数据可能会因为驱动的不一样而很难对其进行有效的分析

10.2.3. input事件设备名¶

“/dev/input/event*”的事件编号与设备的联系不是固定的，它通常按系统检测到设备的先后顺序安排event文件的编号，这对编写应用程序控制不太方便，我们可以通过“/dev/input/by-id”或“/dev/input/by-path”目录查看具体的硬件设备，如下图所示：

图中列出了by-path目录下的内容，该目录下的文件实际上都是链接，如第一行的platform-5311400.ohci3-controller-usb-0:1:1.0-event-mouse -> ../event4表示”platform-5311400.ohci3-controller-usb-0:1:1.0-event-mouse”文件就是event4的快捷方式，它就是本主机中使用的鼠标，也就是说访问该文件就是访问该鼠标的事件设备，而且该文件名与硬件的关系是固定的，后面我们的实验将通过该方式进行访问。

由于/dev下的设备都是通过/sys导出的，所以也可以通过“/sys/class/input”目录查看，如下图所示：

“/sys/class/input”下包含了各个以事件命名的目录，其对应目录下的device/name文件包含了事件对应的设备名，如本示例中的“/sys/class/input/event4/device/name”文件的内容为”platform-5311400.ohci3-controller-usb-0:1:1.0-event-mouse”， evtest工具列出的事件与设备名的关系，就是从这里读取的。

10.3. 板卡按键检测实验¶

10.3.1. 实验代码分析¶

在输入事件检测的应用中，通常使用主线程直接循环读取“/dev/input/event*”设备文件获取事件的数据结构，然后通过消息队列通知其它子线程，从而响应输入操作。

base_linux/ev_test/ev_test.c¶

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/input-event-codes.h>

//请根据实际情况修改
const char default_path[] = "/dev/input/by-path/platform-5311400.ohci3-controller-usb-0:1:1.0-event-mouse";

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    struct input_event event;
    char *path;

    printf("This is a input device demo.\n");

    //若无输入参数则使用默认事件设备
    if(argc > 1)
        path = argv[1];
    else
        path = (char *)default_path;

    fd = open(path, O_RDONLY);
    if(fd < 0){
        printf("Fail to open device:%s.\n"
                "Please confirm the path or you have permission to do this.\n", path);
        exit(1);
    }

    printf("Test device: %s.\nWaiting for input...\n", path);

    while(1){
        if(read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)){

         //EV_SYN是事件分隔标志，不打印
            if(event.type != EV_SYN)
                printf("Event: time %ld.%ld, type %d, code %d,value %d\n",
                    event.time.tv_sec,event.time.tv_usec,
                    event.type,
                    event.code,
                    event.value);
        }
    }
    close(fd);

    return 0;
}

本代码的说明如下：

第11行：定义默认设备路径，处使用的是鼠标设备在“/dev/input/by-path”下的链接文件名，此处不使用“/dev/input/event*”只是为了让程序不受其它输入设备而影响了事件编号。
第22~25行：检查main函数的输入参数，若程序执行时带输入参数，把第1个输入参数作为要打开的事件设备文件路径，若程序不带参数，则使用上面的默认设备鼠标设备的事件设备文件。
第27~32行：使用O_RDONLY模式打开事件设备文件，O_RDONLY模式默认是阻塞型的，而且事件设备文件支持阻塞操作，也就是说，若后面使用read函数读取时，它会等待事件上报，一直等待至读取成功或失败才会返回。
第36行：在while循环里通过read系统调用读取事件文件，读取到的内容存储在 “struct input_event”类型的event变量中， “struct input_event”类型就是前面介绍的内核事件数据结构。若成功读取，我们就可以通过该变量的结构体成员访问到事件的时间戳、类型、代号和值。
第41~45行：输出读取到的event变量的各个成员值，在上报的事件中，通常会有很多类型为EV_SYN的事件，这种事件是用于分隔的，无特别意义，所以代码中不输出这类型事件的内容。

值得思考的是，若没有上报事件，第36行的read读取事件设备文件操作会被阻塞，简单来说就是即使第41行的printf代码不注释掉，它也不会在持续地在循环里输出，而只有当出现了事件，触发read退出，后面的printf函数才有机会被执行一次，然后重新read事件再次阻塞。在这种阻塞的过程中，进程会休眠，释放它对CPU的占用。

假如我们使用的是GPIO子系统框架来编写按键驱动程序，在应用层的操作中，需要使用“/sys/class/gpio/gpio*/direction”文件配置为输入方向，然后使用循环读取“/sys/class/gpio/gpio*/value”文件的值来获得按键的状态，但由于对value文件的read读取操作不会阻塞，所以进程会不停地读取文件内容来判断按键值，占用CPU宝贵的运算资源。

由于read事件文件操作会阻塞，那么采用这种方式就无法同时检测两个输入设备了，这种时候可以通过select或poll等IO多路复用的操作达成目的，这在后续的章节再进行讲解。

10.3.2. 编译¶

方法1：

#编译
make

方法2：

#编译
gcc ev_test.c -o ev_test

10.3.3. 运行¶

#运行
sudo ./ev_test

如下图: