Linux 应用篇 学习笔记：输入设备应用编程
一、输入类设备编程
1.1 什么是输入设备
常见的输入设备包括鼠标、键盘、触摸屏、按钮等，它们都能产生输入事件，产生输入数据给计算机系统。
1.2 input 子系统
Linux 系统为了统一管理输入设备，实现了一套能够兼容所有输入设备的框架，这个框架就是input 子系统。驱动开发人员基于input 子系统开发输入设备的驱动程序，input 子系统可以屏蔽硬件的差异，向应用层提供一套统一的接口。
1.3 查看input 子系统注册的输入设备
基于input 子系统注册成功的输入设备，都会在/dev/input 目录下生成对应的设备节点（设备文件），设备节点名称通常为eventX( X 表示一个数字编号0、1、2、3 等)，例如/dev/input/event0, /dev/input/event1,/dev/input/event2 等，通过读取这些设备节点可以获取输入设备上报的数据。
1.4 查看输入设备对应的设备节点
cat /proc/bus/input/devices
二、读取数据的流程
如果我们要读取触摸屏的数据，假设触摸屏设备对应的设备节点为/dev/input/event0 , 那么数据读取流程如下：
- 应用程序打开/dev/input/event0 设备文件；
- 应用程序发起读操作（例如调用read），如果没有数据可读则会进入休眠（阻塞I/O 情况下；
- 当有数据可读时，应用程序会被唤醒，读操作获取到数据返回；
- 应用程序对读取到的数据进行解析。
三、应用程序如何解析数据
3.1 获取到的数据格式
应用程序打开输入设备对应的设备文件，向其发起读操作，那么这个读操作获取到的数据是什么样的数据呢？其实每一次read 操作获取的都是一个struct input_event 结构体类型数据，该结构体定义在
struct input_event {
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};
3.2 结构体成员
- time ：内核记录每个上报的事件其发生的时间，并通过变量time返回给应用程序。
- type
- code
- value
各个成员具体值代表的含义，参考文件
3.2.1 type
type 用于描述发生了哪一种类型的事件（对事件的分类），Linux 系统所支持的输入事件类型如下：
| 类型 | 代码中的值 | 描述 |
|---|---|---|
| EV_SYN | 0x00 | 同步类事件，用于同步事件 |
| EV_KEY | 0x01 | 按键类事件 |
| EV_REL | 0x02 | 相对位移类事件（例如鼠标） |
| EV_ABS | 0x03 | 绝对位移类事件（例如触摸屏） |
| EV_MSC | 0x04 | 其他杂类事件 |
| EV_SW | 0x05 | |
| EV_LED | 0x06 | |
| EV_SND | 0x07 | |
| EV_REP | 0x08 | |
| EV_FF | 0x09 | |
| EV_PWR | 0x0A | |
| EV_FF_STATUS | 0x0B | |
| EV_MAX | 0x1F | |
| EV_CNT | (EV_MAX+1) |
一种输入设备通常可以产生多种不同类型的事件。例如点击鼠标按键（左键，右键）时会上报按键类事件，移动鼠标时，则会上报位移类事件。
3.2.1.2 用于数据同步的type
同步事件（EV_SYN）用于实现同步操作、告知接收者本轮上报的数据已经完整。应用程序读取输入设备上报的数据时，一次read 操作只能读取一个struct input_event 类型数据。例如对于触摸屏来说，一个触摸点的信息包含了X 坐标、Y坐标以及其他信息，对于这样的情况，应用程序需要执行多次read 操作才能把一个触摸点的信息全部读取出来，这样才能得到触摸点的完整信息。
那么应用程序如何得知本轮已经读取到完整的数据呢？其实这就是通过同步事件来实现的，内核将本轮需要上报、发送给接收者的数据全部上报完毕后，接着会上报一个同步事件，以告知应用程序本轮数据已经完整、可以进行同步了。
| 同步事件 | 代码中的值 | 描述 |
|---|---|---|
| SYN_REPORT | 0 | 数据上报 |
| SYN_CONFIG | 1 | |
| SYN_MT_REPORT | 2 | |
| SYN_DROPPED | 3 | |
| SYN_MAX | 4 | 最大同步事件 |
| SYN_CNT | 5 | 同步事件的数量 |
3.2.2 code
表示该类事件中的哪一个具体事件，每一种事件类型都包含多种不同的事件。
3.2.2.1 按键类事件的code
| 按键类事件 | 代码中的值 | 描述 |
|---|---|---|
| KEY_RESERVED | 0 | 保留 |
| KEY_ESC | 1 | ESC 键 |
| KEY_1 | 2 | 数字键1 |
| KEY_2 | 3 | 数字键2 |
| KEY_TAB | 15 | TAB键 |
| KEY_Q | 16 | 字母Q |
| KEY_W | 17 | 字母W |
3.2.2.2 相对位移事件的code
| 相对位移事件code | 代码中的值 | 描述 |
|---|---|---|
| REL_X | 0x00 | X 轴 |
| REL_Y | 0x01 | Y轴 |
| REL_Z | 0x02 | Z 轴 |
| REL_RX | 0x03 | |
| REL_RY | 0x04 | |
| REL_RZ | 0x05 |
3.2.2.3 绝对位移事件的code
触摸屏设备是一种绝对位移设备，它能够产生绝对位移事件。例如对于触摸屏来说，一个触摸点所包含的信息可能有很多种，例如触摸点的x轴坐标，Y轴坐标，按压力大小以及触控面积等。所以code 变量告知应用程序，当前上报的是触摸点的哪一种信息（x 坐标还是Y轴坐标，亦或其它）。
| 绝对位移事件code | 代码中的值 | 描述 |
|---|---|---|
| ABS_X | 0x00 | X 轴 |
| ABS_Y | 0x01 | Y轴 |
| ABS_Z | 0x02 | Z 轴 |
| ABS_RX | 0x03 | |
| ABS_RY | 0x04 | |
| ABS_RZ | 0x05 |
3.2.3 value
内核每次上报事件都会向应用层发送一个数据value。对value 值的解释随着code 的变化而变化。
例如对于按键事件（type = 1）来说，如果code = 2 （键盘上的数字键1，也就是KEY_1）,那么如果value 等于1，则表示KEY_1键按下；value 等于0表示KEY_1 键松开；如果value 等于2，则表示KEY_1 键长按。
例如在绝对位移事件中（type = 3），如果code = 0 （触摸点x 坐标ABS_X），那么value 值就等于触摸点的X 轴坐标值；同理，如果code = 1 （触摸点Y轴坐标ABS_Y），此时value 值便等于触摸点的Y轴坐标值。
| type | code | value | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 1 | 键盘上的数字键1,按下 |
| 1 | 2 | 0 | 键盘上的数字键1,松开 |
| 1 | 2 | 2 | 键盘上的数字键1,长按 |
| 3 | 0 | val | 触摸点X轴坐标：val |
| 3 | 1 | val | 触摸点Y轴坐标：val |
四、触摸屏应用编程
4.1 单点触摸
单点触摸设备只支持单点触摸，一轮完整的数据值包含一个触摸点信息。单点触摸设备以ABS_XXX 事件承载、上报触摸点信息。
4.2 多点触摸
多点触摸设备可支持多点触摸，一轮完整的数据可能包含多个触摸点的信息。多点触摸设备则是以ABS_MT_XXX 事件承载、上报触摸点的信息。
触摸屏设备除了上报绝对位移事件之外，还可以上报按键类事件和同步类事件。
4.3 多点触摸协议
在Linux 内核中，多点触摸设备使用多点触摸（MT）协议上报各个触摸点的数据，MT协议分为两种类型：Type A 和Type B。Type A 协议实际使用中用得比较少，几乎处于淘汰的边缘。
4.3.1 slot
能够追踪并区分触摸点的设备通常在硬件上能够区分不同的触摸点，例如对于5点触摸设备来说，硬件能够为每个识别到的触摸点与一个slot 进行关联，这个slot 就是一个编号，用来区分触摸点0，触摸点1，触摸点2.
4.3.2 ABS_MT_SLOT
Type B协议适用于能够追踪并区分触摸点的设备，协议重点是通过ABS_MT_SLOT 事件上报各个触摸点信息的更新。ABS_MT_SLOT 事件中对应的value 数据存放的便是一个slot，以告知应用层当前正在更新的slot 关联的触摸点对应的信息。
4.3.3 ABS_MT_TRACTKING_ID
ABS_MT_TRACTKING_TD 事件用于触摸点的创建、替换和销毁工作，它携带的value 表示一个ID，一个非负数的ID表示一个有效的触摸点，如果ID等于-1 表示该触摸点已经不存在、被移除了；一个以前不存在的ID 表示这是一个新的触摸点。
4.3.4 触摸坐标
Type B 协议可以减少发送到用户空间的数据，只发生了变更的数据才会上报，例如某个触摸点发生了移动，但仅仅只改变了X 轴坐标、而未改变Y轴坐标，那么内核只会将改变后的X 坐标值通过ABS_MT_POSITION_X 事件发送给应用层。