Linux应用层例程3 输入设备应用编程

        本章学习输入设备的应用编程，首先要知道什么是输入设备？输入设备其实就是能够产生输入事件的设备就称为输入设备，常见的输入设备包括鼠标、键盘、触摸屏、按钮等等，它们都能够产生输入事件，产生输入数据给计算机系统。

        对于输入设备的应用编程其主要是获取输入设备上报的数据、输入设备当前状态等，譬如获取触摸屏当前触摸点的 X、 Y 轴位置信息以及触摸屏当前处于按下还是松开状态。

驱动层 input 子系统框架

        由上面的介绍可知，输入设备种类非常多，每种设备上报的数据类型又不一样，那么 Linux 系统如何管理呢？Linux 系统为了统一管理这些输入设备，实现了一套能够兼容所有输入设备的框架，那么这个框架就是 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。 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），譬如 /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。

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：

①、应用程序打开 /dev/input/event0 设备文件；

②、应用程序发起读操作（譬如调用 read ），如果没有数据可读则会进入休眠（阻塞 I/O 情况下）；

③、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；

④、应用程序对读取到的数据进行解析。

        当无数据可读时，程序会进入休眠状态（也就是阻塞），譬如应用程序读触摸屏数据，如果当前并没有去触碰触摸屏，自然是无数据可读；当我们用手指触摸触摸屏或者在屏上滑动时，此时就会产生触摸数据、应用程序就有数据可读了，应用程序会被唤醒，成功读取到数据。那么对于其它输入设备亦是如此，无数据可读时应用程序会进入休眠状态（阻塞式 I/O 方式下），当有数据可读时才会被唤醒。

应用程序如何解析数据

        首先我们要知道，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 头文件中

struct input_event {

struct timeval time ;

__u16 type ;

__u16 code ;

__s32 value ;

};

3 个成员变量 type、code、value 更为重要

⚫ 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所示：（分类）

/*
* Event types
*/
#define EV_SYN 0x00 //同步类事件，用于同步事件
#define EV_KEY 0x01 //按键类事件
#define EV_REL 0x02 //相对位移类事件(譬如鼠标)
#define EV_ABS 0x03 //绝对位移类事件(譬如触摸屏)
#define EV_MSC 0x04 //其它杂类事件
#define EV_SW 0x05
#define EV_LED 0x11
#define EV_SND 0x12
#define EV_REP 0x14
#define EV_FF 0x15
#define EV_PWR 0x16
#define EV_FF_STATUS 0x17
#define EV_MAX 0x1f
#define EV_CNT (EV_MAX+1)

⚫ code ： code 表示该类事件中的哪一个具体事件，以上列举的每一种事件类型中都包含了一系列具体事件，譬如一个键盘上通常有很多按键，譬如字母 A 、 B 、 C 、 D 或者数字 1 、 2 、 3 、 4 等，而 code变量则告知应用程序是哪一个按键发生了输入事件。每一种事件类型都包含多种不同的事件，譬如按键类事件：（哪一类的具体事件）

大家可以自己浏览 头文件（这些宏其实是定义在 input-event-codes.h 头文件中，该头文件被 所包含了

#define KEY_RESERVED 0
#define KEY_ESC 1 //ESC 键
#define KEY_1 2 //数字 1 键
#define KEY_2 3 //数字 2 键
#define KEY_TAB 15 //TAB 键
#define KEY_Q 16 //字母 Q 键
#define KEY_W 17 //字母 W 键
#define KEY_E 18 //字母 E 键
#define KEY_R 19 //字母 R 键

#define REL_X 0x00 //X 轴
#define REL_Y 0x01 //Y 轴
#define REL_Z 0x02 //Z 轴
#define REL_RX 0x03
#define REL_RY 0x04
#define REL_RZ 0x05
#define REL_HWHEEL 0x06
#define REL_DIAL 0x07
#define REL_WHEEL 0x08
#define REL_MISC 0x09
#define REL_MAX 0x0f
#define REL_CNT (REL_MAX+1)

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。譬如对于按键事件（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。再比如，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 坐标 ABS_Y），此时value 值便等于触摸点的 Y 轴坐标值； 所以对 value 值的解释需要根据不同的 code 值而定！

数据同步

        应用程序如何得知本轮已经读取到完整的数据了呢？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。

 

/*
* Synchronization events.
*/
#define SYN_REPORT 0
#define SYN_CONFIG 1
#define SYN_MT_REPORT 2
#define SYN_DROPPED 3
#define SYN_MAX 0xf
#define SYN_CNT (SYN_MAX+1)
所以的输入设备都需要上报同步事件，上报的同步事件通常是 SYN_REPORT，而 value 值通常为 0。

读取 struct input_event 数据

        根据前面的介绍可知，对输入设备调用 read() 会读取到一个 struct input_event 类型数据，本小节编写一个简单地应用程序，将读取到的 struct input_event 类型数据中的每一个元素打印出来、并对它们进行解析。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
 struct input_event in_ev = {0};
 int fd = -1;

 /* 校验传参 */
 if (2 != argc) {
 fprintf(stderr, "usage: %s \n", argv[0]);
 exit(-1);
 }

 /* 打开文件 */
 if (0 > (fd = open(argv[1], O_RDONLY))) {
 perror("open error");
 exit(-1);
 }
 for ( ; ; ) {

 /* 循环读取数据 */
 if (sizeof(struct input_event) !=
 read(fd, &in_ev, sizeof(struct input_event))) {
 perror("read error");
 exit(-1);
 }
 printf("type:%d code:%d value:%d\n",
 in_ev.type, in_ev.code, in_ev.value);
 }
}

执行程序时需要传入参数，这个参数就是对应的输入设备的设备节点（设备文件），程序中会对传参进行校验。程序中首先调用 open() 函数打开设备文件，之后在 for 循环中调用 read() 函数读取文件，将读取到的数据存放在 struct input_event 结构体对象中，之后将结构体对象中的各个成员变量打印出来。注意，程序中使用了阻塞式 I/O 方式读取设备文件，所以当无数据可读时 read 调用会被阻塞，知道有数据可读时才会被唤醒

使用开发板按键进行输入设备程序测试

        程序运行后，执行按下 KEY0 、松开 KEY0 等操作，终端将会打印出相应的信息，如上图所示。

        第一行中 type 等于 1 ，表示上报的是按键事件 EV_KEY ， code=114 ，打开 input-event-codes.h 头文件进行查找，可以发现 cpde=114 对应的是键盘上的 KEY_VOLUMEDOWN 按键，这个是 ALPHA/Mini 开发板出厂系统已经配置好的。而 value=1 表示按键按下，所以整个第一行的意思就是按键 KEY_VOLUMEDOWN 被按下。

        第二行，表示上报了 EV_SYN 同步类事件（ type=0 ）中的 SYN_REPORT 事件（ code=0 ），表示本轮数据已经完整、报告同步。

        第三行，type 等于 1 ，表示按键类事件， code 等于 114 、 value 等于 0 ，所以表示按键 KEY_VOLUMEDOWN 被松开。

        第四行，又上报了同步事件。

可以看到上报按键事件时，对应的 value 等于 2 ，表示长按状态

按键应用编程（同时可以做触摸屏点触判断，单点和多点） 

        本小节编写一个应用程序，获取按键状态，判断按键当前是按下、松开或长按状态。从上面打印的信息可知，对于按键来说，它的事件上报流程如下所示：

# 以字母 A 键为例

KEY_A  //上报 KEY_A 事件

SYN_REPORT  //同步

        如果是按下，则上报 KEY_A 事件时， value=1 ；如果是松开，则 value=0 ；如果是长按，则 value=2 。接下来编写按键应用程序，读取按键状态并将结果打印出来，代码如下所示：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
 struct input_event in_ev = {0};
 int fd = -1;
 int value = -1;

 /* 校验传参 */
 if (2 != argc) {
 fprintf(stderr, "usage: %s \n", argv[0]);
 exit(-1);
 }
 /* 打开文件 */
 if (0 > (fd = open(argv[1], O_RDONLY))) {
 perror("open error");
 exit(-1);
 }
 for ( ; ; ) {

 /* 循环读取数据 */
 if (sizeof(struct input_event) !=
 read(fd, &in_ev, sizeof(struct input_event))) {
 perror("read error");
 exit(-1);
 }
 if (EV_KEY == in_ev.type) { //按键事件

 switch (in_ev.value) {
 case 0:
 printf("code<%d>: 松开\n", in_ev.code);
 break;
 case 1:
 printf("code<%d>: 按下\n", in_ev.code);
 break;
 case 2:
 printf("code<%d>: 长按\n", in_ev.code);
 break;
 }
 }
 }
}

./testApp /dev/input/event2 # 测试开发板上的 KEY0

 

输入例程还可以做触摸屏点触输入，使用 tslib 库（移植）

        tslib 是专门为触摸屏设备所开发的 Linux 应用层函数库，并且是开源，也就意味着我们可以直接获取到tslib 的源代码，下一小节将向大家介绍如何获取到 tslib 的源代码。

        tslib 为触摸屏驱动和应用层之间的适配层，它把应用程序中读取触摸屏 struct input_event 类型数据（这是输入设备上报给应用层的原始数据）并进行解析的操作过程进行了封装，向使用者提供了封装好的 API 接口。tslib 从触摸屏中获得原始的坐标数据，并通过一系列的去噪、去抖、坐标变换等操作，来去除噪声并将原始的触摸屏坐标转换为相应的屏幕坐标。

        tslib 有一个配置文件 ts.conf ，该配置文件中提供了一些配置参数、用户可以对其进行修改，具体的配置信息稍后介绍！

        tslib 可以作为 Qt 的触摸屏输入插件，为 Qt 提供触摸输入支持，如果在嵌入式 Linux 硬件平台下开发过 Qt 应用程序的读者应该知道；当然，并不是只有 tslib 才能作为 Qt 的插件、为其提供触摸输入支持，还有很多插件都可以，只不过大部分都会选择使用 tslib 。