Linux Input子系统
一、基本概念
按键、鼠标、键盘、触摸屏等都属于输入(input)设备，Linux 内核为此专门做了一个叫做 input子系统的框架来处理输入事件。本质属于字符设备。
1. input子系统结构如下：
input 子系统分为 input 驱动层、input 核心层、input 事件处理层，最终给用户空间提供可访问的设备节点。
（1）驱动层
输入设备的具体驱动程序，比如按键驱动程序，向内核层报告输入内容。
（2）核心层
a.承上启下，为驱动层提供输入设备注册和操作接口；
b.通知事件层对输入事件进行处理。
（3）事件层
主要和用户空间进行交互。
2. input 子系统的所有设备主设备号都为 13，在drivers/input/input.c文件（核心层）中可以看到， 在使用 input 子系统处理输入设备的时候就不需要去注册字符设备了，我们只需要向系统注册一个 input_device 即可。
二、input驱动编写流程
1.注册 input_dev
input_dev 结构体表示 input设备，此结构体定义在 include/linux/input.h 文件中，结构体中包含了各种事件输入类型，如evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]存放着不同事件对应的值，可选的输入事件类型定义在input/uapi/linux/input.h 文件中，比如常见的输入事件类型有同步事件、按键事件、重复事件等。
注册过程：
a.申请input_dev结构体变量 struct input_dev *input_allocate_device(void)
b.初始化input_dev的事件类型以及事件值。
c.向Linux系统注册input_dev设备 input_register_device(struct input_dev *dev)
d.卸载驱动的时候要注销该设备并释放前面申请的input_dev。
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
void input_free_device(struct input_dev *dev)
2.上报输入事件
首先是 input_event 函数，此函数用于上报指定的事件以及对应的值
void input_event(
struct input_dev *dev, //需要上报的 input_dev
unsigned int type, //上报的事件类型，比如 EV_KEY
unsigned int code, //事件码，也就是我们注册的按键值，比如 KEY_0、KEY_1 等等
int value //事件值，比如 1 表示按键按下，0 表示按键松开
)input_event 函数可以上报所有的事件类型和事件值，Linux 内核也提供了其他的针对具体事件的上报函数，这些函数其实都用到了 input_event 函数。
当我们上报事件以后还需要使用 input_sync 函数来告诉 Linux 内核 input 子系统上报结束，input_sync 函数本质是上报一个同步事件。
三、实验内容
利用input子系统进行按键输入实验。
1.思路
input子系统在input.h文件中已经注册了字符设备，所以我们在写驱动的时候不需要再注册字符设备了，我们需要做的是从设备树中获取到按键的节点以及gpio、然后初始化gpio为中断模式并申请中断、初始化定时器（按键消抖使用），完成以上操作后，我们再初始化input_dev结构体变量、注册input_dev、设置事件和事件值、注册inpu_dev设备、上报事件。
2.代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define IMX6UIRQ_NAME "imx6uirq"
#define IMX6UIRQ_CNT 1
#define KEY_NUM 1
#define KEY0_VALUE 0X01 /* KEY0 按键值 */
#define INVAKEY 0xff
#define KEYINPUT_NAME "keyinput"
/*cmd*/
/*
_IO(type,nr) //没有参数的命令
_IOR(type,nr,size) //该命令是从驱动读取数据
_IOW(type,nr,size) //该命令是从驱动写入数据
_IOWR(type,nr,size) //双向数据传输
*/
// #define CLOSE_CMD _IO(0xef, 1)
// #define OPEN_CMD _IO(0xef, 2)
// #define SETPERIOD_CMD _IOW(0xef, 3, int)
struct keydevice_dev
{
int gpio; // IO
char name[10]; // IO name
int irqnum; //中断号
unsigned char value; /* 按键对应的键值 */
irqreturn_t (*handler)(int, void *); /* 中断服务函数 */
};
struct imx6uirq_dev
{
dev_t devid; /*设备号*/
struct cdev cdev;
struct class *class;
struct device *device;
struct device_node *nd;
int major;
int minor;
struct timer_list timer; //
int timeperiod; /* 定时周期,单位为 ms */
spinlock_t lock; //自旋锁
struct keydevice_dev keydecs[KEY_NUM];
atomic_t key_value; /* 有效的按键键值 */
atomic_t release_key; /* 标记是否完成一次完成的按键*/
unsigned char current_keynum; /* 当前的按键号 */
struct input_dev *inputdev; /* input 结构体 */
};
struct imx6uirq_dev imx6uirq;
/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
void timer_function(unsigned long arg)
{
struct keydevice_dev *keydecs;
struct imx6uirq_dev *dev =(struct imx6uirq_dev*)arg;
int ret = 0;
unsigned char num;
unsigned char value;
num = dev->current_keynum;
keydecs = &dev->keydecs[num];
value = gpio_get_value(keydecs->gpio);/* 读取 IO 值 */
if(value == 0) /*按键按下*/
{
// printk("KEY0_PUSH\r\n");
/*上报按键值*/
input_report_key(dev->inputdev,keydecs->value,1);
input_sync(dev->inputdev);
}
else if(value==1)//释放
{
// printk("KEY0_RELEASE\r\n");
/*上报按键值*/
input_report_key(dev->inputdev,keydecs->value,0);
input_sync(dev->inputdev);
}
}
/* @description : 中断服务函数，开启定时器，延时 10ms，
* 定时器用于按键消抖。
* @param - irq : 中断号
* @param - dev_id : 设备结构。
* @return : 中断执行结果
*/
static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id)
{
struct imx6uirq_dev *dev = (struct imx6uirq_dev *)dev_id;
dev->current_keynum = 0;
dev->timer.data = (volatile long)dev_id;
mod_timer(&imx6uirq.timer,jiffies+msecs_to_jiffies(10));//消抖
// printk("irq handler\r\n");
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
static int keyirq_init(void)
{
int ret = 0;
int i = 0;
imx6uirq.nd = of_find_node_by_path("/key");
if (imx6uirq.nd == NULL)
{
ret = -EINVAL;
goto fail_findnd;
printk("find node failed");
}
/* 提取 GPIO */
for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
{
imx6uirq.keydecs[i].gpio = of_get_named_gpio(imx6uirq.nd, "key-gpios", i);
if (imx6uirq.keydecs[i].gpio < 0)
{
printk("get gpio %d failed\r\n", i);
}
printk("imx6uirq.keydecs[%d].gpio = %d",i,imx6uirq.keydecs[i].gpio);
}
/* 初始化 key 所使用的 IO，并且设置成中断模式 */
for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
{
memset(imx6uirq.keydecs[i].name, 0, sizeof(imx6uirq.keydecs[i].name)); //给数组清0，按字节赋值
sprintf(imx6uirq.keydecs[i].name, "KEY%d", i); //给数组赋值
gpio_request(imx6uirq.keydecs[i].gpio, imx6uirq.keydecs[i].name); //申请IO
gpio_direction_input(imx6uirq.keydecs[i].gpio); //设置为输入模式
imx6uirq.keydecs[i].irqnum = irq_of_parse_and_map(imx6uirq.nd, i); //获取中断号
printk("gpio %d irqnum=%d\r\n", imx6uirq.keydecs[i].gpio, imx6uirq.keydecs[i].irqnum);
}
/* 申请中断 */
imx6uirq.keydecs[0].handler = key0_handler;
imx6uirq.keydecs[0].value = KEY_0;
/*根据按键的个数申请中断*/
for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
{
ret = request_irq(imx6uirq.keydecs[i].irqnum, imx6uirq.keydecs[i].handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,
imx6uirq.keydecs[i].name, &imx6uirq);
if (ret < 0)
{
printk("irq %d request failed", imx6uirq.keydecs[i].irqnum);
ret = -EINVAL;
goto fail_request_irq;
}
}
/* 创建定时器 */
init_timer(&imx6uirq.timer);
imx6uirq.timer.function = timer_function;
/*申请input_dev*/
imx6uirq.inputdev = input_allocate_device();
imx6uirq.inputdev->name = KEYINPUT_NAME;
__set_bit(EV_KEY,imx6uirq.inputdev->evbit);/*按键事件*/
__set_bit(EV_REP,imx6uirq.inputdev->evbit);/*重复事件*/
__set_bit(KEY_0,imx6uirq.inputdev->keybit);
/* 初始化 input_dev，设置产生哪些按键 */
// imx6uirq.inputdev->evbit[0]=BIT_MASK(EV_KEY)|BIT_MASK(EV_REP);
// input_set_capability(imx6uirq.inputdev,EV_KEY,KEY_0);
/* 注册输入设备 */
ret = input_register_device(imx6uirq.inputdev);
if(ret){
printk("register failed\r\n");
return ret;
}
return 0;
fail_findnd:
fail_request_irq:
return ret;
}
/*驱动入口函数*/
static int __init imx6uirq_init(void)
{
keyirq_init();
return 0;
}
/*驱动出口函数*/
static void __exit imx6uirq_exit(void)
{
int i = 0;
/* 删除定时器 */
del_timer_sync(&imx6uirq.timer);
/* 释放中断 */
for (i = 0; i < KEY_NUM; i++)
{
free_irq(imx6uirq.keydecs[i].irqnum, &imx6uirq);
}
input_unregister_device(imx6uirq.inputdev);
input_free_device(imx6uirq.inputdev);
printk("imx6uirq_exit !!!\r\n");
}
module_init(imx6uirq_init);
module_exit(imx6uirq_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("dongdong"); 3.代码分析
4.编写测试APP
1 #include "stdio.h"
2 #include "unistd.h"
3 #include "sys/types.h"
4 #include "sys/stat.h"
5 #include "sys/ioctl.h"
6 #include "fcntl.h"
7 #include "stdlib.h"
8 #include "string.h"
9 #include
10 #include
11 #include
12 #include
13 #include
14
15 /* 定义一个 input_event 变量，存放输入事件信息 */
16 static struct input_event inputevent;
17 /*
18 * @description : main主程序
19 * @param - argc : argv数组元素个数
20 * @param - argv : 具体参数
21 * @use: ./timerAPP /dev/gpioled
22 * @return : 0 成功;其他 失败
23 */
24 int main(int argc, char *argv[])
25 {
26
27 char *filename;
28 int fd;
29 int ret = 0;
30
31 /*打开文件*/
32 filename = argv[1];
33
34 if (argc != 2) //检查输入参数个数
35 {
36 printf("useage error\r\n");
37 return -1;
38 }
39
40 fd = open(filename, O_RDWR);
41 if (fd < 0)
42 {
43 printf("can't open file %s\r\n", filename);
44 return -1;
45 }
46 /* 循环读取按键值数据！ */
47 while (1)
48 {
49 ret = read(fd, &inputevent,sizeof(inputevent));
50 if(ret<0)
51 {
52 printf("读取数据失败\r\n");
53 }
54 else{
55 switch(inputevent.type)
56 {
57 case EV_KEY:
58 if(inputevent.code < BTN_MISC)
59 {
60 printf("key press\r\n");
61 printf("key %d %s\r\n",inputevent.code,inputevent.value ? "press":"release");
62 }
63 else
64 {
65 printf("button %d %s\r\n",inputevent.code,inputevent.value?"press":"release");
66 }
67 break;
68 /* 其他类型的事件，自行处理 */
69 case EV_REL:
70 break;
71 case EV_ABS:
72 break;
73 case EV_MSC:
74 break;
75 case EV_SW:
76 break;
77
78 }
79
80 }
81 }
82 ret = close(fd);
83 if (ret < 0)
84 {
85 printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
86 return -1;
87 }
88 return 0;
89
90 } 5.实验结果
按下按键与松开按键
从上图实验结果可以看出inpu_dev结构体的成员变量的值，从左到右依次是：
此事件发生的时间（s、us，均为32位)、事件类型（16位）、事件编码（16位）、按键值（32位）
四、也可以用Linux自带的按键驱动
1.make menuconfig配置
-> Device Drivers
-> Input device support
-> Generic input layer (needed for keyboard, mouse, ...) (INPUT [=y])
-> Keyboards (INPUT_KEYBOARD [=y])
->GPIO Buttons
2.修改设备树文件
可以参考Linux内核文档（Documentation/devicetree/bindings/input/gpio-keys.txt）
参考上述文件修改开发板按键为回车键为LCD实验作准备。
1 gpio-keys {
2 compatible = "gpio-keys";
3 #address-cells = <1>;
4 #size-cells = <0>;
5 autorepeat;
6 key0 {
7 label = "GPIO Key Enter";
8 linux,code = ;
9 gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
10 };
11 }; 3.最后，实验结果
