Linux INPUT 子系统实验

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。输入设备本质上还是字符设备，只是在此基础上套上了 input 框架，用户只需要负责上报输入事件，比如按键值、坐标等信息，input 核心层负责处理这些事件。本章我们就来学习一下 Linux 内核中的 input 子系统。核心思想其实都是将一些设备的共性给抽象出来形成固定的框架。

input 就是输入的意思，因此 input 子系统就是管理输入的子系统，和 pinctrl、gpio 子系统一样，都是 Linux 内核针对某一类设备而创建的框架。比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等等这些都属于输入设备，不同的输入设备所代表的含义不同，按键和键盘就是代表按键信息，鼠标和触摸屏代表坐标信息，因此在应用层的处理就不同，对于驱动编写者而言不需要去关心应用层的事情，我们只需要按照要求上报这些输入事件即可。为此 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，input 子系统框架如图 58.1.1.1 所示：

图 58.1.1.1 中左边就是最底层的具体设备，比如按键、USB 键盘/鼠标等，中间部分属于Linux 内核空间，分为驱动层、核心层和事件层，最右边的就是用户空间，所有的输入设备以文件的形式供用户应用程序使用。可以看出 input 子系统用到了我们前面讲解的驱动分层模型，我们编写驱动程序的时候只需要关注中间的驱动层、核心层和事件层，这三个层的分工如下：

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。

核心层：承上启下，为驱动层提供输入设备注册和操作接口。通知事件层对输入事件进行处理。

事件层：主要和用户空间进行交互。

input 驱动编写流程

input 核心层会向 Linux 内核注册一个字符设备，大家找到 drivers/input/input.c 这个文件，input.c 就是 input 输入子系统的核心层，此文件里面有如下所示代码：

第 2418 行，注册一个 input 类，这样系统启动以后就会在/sys/class 目录下有一个 input 子目录，如图 58.1.2.1 所示：

第 2428~2429 行，注册一个字符设备，主设备号为 INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR 定义在 include/uapi/linux/major.h 文件中，定义如下：

#define INPUT_MAJOR 13

因此，input 子系统的所有设备主设备号都为 13，我们在使用 input 子系统处理输入设备的时候就不需要去一步一步地注册字符设备了，我们只需要向系统注册一个 input_device 即可。

1、注册 input_dev

在使用 input 子系统的时候我们只需要注册一个 input 设备即可，input_dev 结构体表示 input设备，此结构体定义在 include/linux/input.h 文件中，定义如下(有省略)：

第 129 行，evbit 表示输入事件类型，可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中，事件类型如下：

继续回到示例代码 58.1.2.2 中，第 129 行~137 行的 evbit、keybit、relbit 等等都是存放不同事件对应的值。比如我们本章要使用按键事件，因此要用到 keybit，keybit 就是按键事件使用的位图，Linux 内核定义了很多按键值，这些按键值定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中，按键值如下：

我们可以将开发板上的按键值设置为示例代码 58.1.2.4 中的任意一个，比如我们本章实验会将 I.MX6U-ALPHA 开发板上的 KEY 按键值设置为 KEY_0。

在编写 input 设备驱动的时候我们需要先申请一个 input_dev 结构体变量，使用input_allocate_device 函数来申请一个 input_dev，此函数原型如下所示：

struct input_dev *input_allocate_device(void)

函数参数和返回值含义如下：

参数：无。

返回值：申请到的 input_dev。

如果要注销的 input 设备的话需要使用 input_free_device 函数来释放掉前面申请到的input_dev，input_free_device 函数原型如下：

void input_free_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要释放的 input_dev。

返回值：无。

申请好一个 input_dev 以后就需要初始化这个 input_dev，需要初始化的内容主要为事件类型(evbit)和事件值(keybit)这两种。input_dev 初始化完成以后就需要向 Linux 内核注册 input_dev了，需要用到 input_register_device 函数，此函数原型如下：

int input_register_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：要注册的 input_dev 。

返回值：0，input_dev 注册成功；负值，input_dev 注册失败。

同样的，注销 input 驱动的时候也需要使用 input_unregister_device 函数来注销掉前面注册的 input_dev，input_unregister_device 函数原型如下：

void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：要注销的 input_dev 。

返回值：无。

综上所述，input_dev 注册过程如下：

①、使用 input_allocate_device 函数申请一个 input_dev。

②、初始化 input_dev 的事件类型以及事件值（也就是赋结构体变量值）。

③、使用 input_register_device 函数向 Linux 系统注册前面初始化好的 input_dev。

④、卸载input驱动的时候需要先使用input_unregister_device 函数注销掉注册的input_dev，然后使用 input_free_device 函数释放掉前面申请的 input_dev。

input_dev 注册过程示例代码如下所示：

第 1 行，定义一个 input_dev 结构体指针变量。

第 4~30 行，驱动入口函数，在此函数中完成 input_dev 的申请、设置、注册等工作。第 7行调用 input_allocate_device 函数申请一个 input_dev。第 10~23 行都是设置 input 设备事件和按键值，这里用了三种方法来设置事件和按键值。第 27 行调用 input_register_device 函数向 Linux内核注册 inputdev。

第 33~37 行，驱动出口函数，第 35 行调用 input_unregister_device 函数注销前面注册的input_dev，第 36 行调用 input_free_device 函数删除前面申请的 input_dev。

2、上报输入事件

当我们向 Linux 内核注册好 input_dev 以后还不能高枕无忧的使用 input 设备，input 设备都是具有输入功能的，但是具体是什么样的输入值 Linux 内核是不知道的，我们需要获取到具体的输入值，或者说是输入事件，然后将输入事件上报给 Linux 内核。比如按键，我们需要在按键中断处理函数，或者消抖定时器中断函数中将按键值上报给 Linux 内核，这样 Linux 内核才能获取到正确的输入值。不同的事件，其上报事件的 API 函数不同，我们依次来看一下一些常用的事件上报 API 函数。

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，函数原型如下：

void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要上报的 input_dev。

type: 上报的事件类型，比如 EV_KEY。

code：事件码，也就是我们注册的按键值，比如 KEY_0、KEY_1 等等。

value：事件值，比如 1 表示按键按下，0 表示按键松开。

返回值：无。

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。比如上报按键所使用的input_report_key 函数，此函数内容如下：

从示例代码 58.1.2.6 可以看出，input_report_key 函数的本质就是 input_event 函数，如果要上报按键事件的话还是建议大家使用 input_report_key 函数。

同样的还有一些其他的事件上报函数，这些函数如下所示：

void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_mt_sync(struct input_dev *dev)

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，此函数原型如下所示：

void input_sync(struct input_dev *dev)

函数参数和返回值含义如下：

dev：需要上报同步事件的 input_dev。

返回值：无。

综上所述，按键的上报事件的参考代码如下所示：

第 6 行，获取按键值，判断按键是否按下。

第 9~10 行，如果按键值为 0 那么表示按键被按下了，如果按键按下的话就要使用input_report_key 函数向 Linux 系统上报按键值，比如向 Linux 系统通知 KEY_0 这个按键按下了。

第 12~13 行，如果按键值为 1 的话就表示按键没有按下，是松开的。向 Linux 系统通知KEY_0 这个按键没有按下或松开了。

input_event 结构体

名字和上面那个函数一样，别搞混了。

Linux 内核使用 input_event 这个结构体来表示所有的输入事件，input_envent 结构体定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中，结构体内容如下：

我们依次来看一下 input_event 结构体中的各个成员变量：

time：时间，也就是此事件发生的时间，为 timeval 结构体类型，timeval 结构体定义如下：

从示例代码 58.1.3.2 可以看出，tv_sec 和 tv_usec 这两个成员变量都为 long 类型，也就是 32位，这个一定要记住，后面我们分析 event 事件上报数据的时候要用到。

type：事件类型，比如 EV_KEY，表示此次事件为按键事件，此成员变量为 16 位。

code：事件码，比如在 EV_KEY 事件中 code 就表示具体的按键码，如：KEY_0、KEY_1等等这些按键。此成员变量为 16 位。

value：值，比如 EV_KEY 事件中 value 就是按键值，表示按键有没有被按下，如果为 1 的话说明按键按下，如果为 0 的话说明按键没有被按下或者按键松开了。

input_envent 这个结构体非常重要，因为所有的输入设备最终都是按照 input_event 结构体呈现给用户的，用户应用程序可以通过 input_event 来获取到具体的输入事件或相关的值，比如按键值等。关于 input 子系统就讲解到这里，接下来我们就以开发板上的 KEY0 按键为例，讲解一下如何编写 input 驱动。

实验程序编写

本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 2、Linux 驱动例程-> 20_input。

修改设备树文件

直接使用 49.3.1 小节创建的 key 节点即可。

按键 input 驱动程序编写

新建名为“20_input”的文件夹，然后在 20_input 文件夹里面创建 vscode 工程，工作区命名为“keyinput”。工程创建好以后新建 keyinput.c 文件，在 keyinput.c 里面输入如下内容：

具体参考正点原子相关章节。

keyinput.c 文件内容其实就是实验“13_irq”中的 imx6uirq.c 文件中修改而来的，只是将其中与字符设备有关的内容进行了删除，加入了 input_dev 相关的内容，我们简单来分析一下示例代码 58.3.2.1 中的程序。

第 57 行，在设备结构体中定义一个 input_dev 指针变量。

第 93~102 行，在按键消抖定时器处理函数中上报输入事件，也就是使用 input_report_key函数上报按键事件以及按键值，最后使用 input_sync 函数上报一个同步事件，这一步一定得做！

第 156~180 行，使用 input_allocate_device 函数申请 input_dev，然后设置相应的事件以及事件码(也就是 KEY 模拟成那个按键，这里我们设置为 KEY_0)。最后使用 input_register_device函数向 Linux 内核注册 input_dev。

第 215~216 行，当注销 input 设备驱动的时候使用 input_unregister_device 函数注销掉前面注册的 input_dev，最后使用 input_free_device 函数释放掉前面申请的 input_dev。

编写测试 APP

新建 keyinputApp.c 文件，然后在里面输入如下所示内容：

我的疑惑：不是说还有核心层和事件层？这两个都已经由input子系统来实现了吗？

第 58.1.3 小节已经说过了，Linux 内核会使用 input_event 结构体来表示输入事件，所以我们要获取按键输入信息，那么必须借助于 input_event 结构体。第 28 行定义了一个 inputevent 变量，此变量为 input_event 结构体类型。

第 56 行，当我们向 Linux 内核成功注册 input_dev 设备以后，会在/dev/input 目录下生成一个名为“eventX(X=0….n)”的文件，这个/dev/input/eventX 就是对应的 input 设备文件。我们读取这个文件就可以获取到输入事件信息，比如按键值什么的。使用 read函数读取输入设备文件，也就是/dev/input/eventX，读取到的数据按照 input_event 结构体组织起来。获取到输入事件以后 (input_event 结构体类型)使用 switch case 语句来判断事件类型，本章实验我们设置的事件类型为 EV_KEY，因此只需要处理 EV_KEY 事件即可。比如获取按键编号(KEY_0 的编号为 11)、获取按键状态，按下还是松开等等。

运行测试

将编译出来 keyinput.ko 和 keyinputApp 这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录 lib/modules/4.1.15 中。在加载 keyinput.ko 驱动模块之前，先看一下/dev/input 目录下都有哪些文件，结果如图 58.4.2.1 所示：

从图 58.4.2.1 可以看出，当前/dev/input 目录只有 event0 和 mice 这两个文件。接下来输入如下命令加载 keyinput.ko 这个驱动模块。

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令

modprobe keyinput.ko //加载驱动模块

当驱动模块加载成功以后再来看一下/dev/input 目录下有哪些文件，结果如图 58.4.2.2 所示：

从图 58.4.2.2 可以看出，多了一个 event1 文件，因此/dev/input/event1 就是我们注册的驱动所对应的设备文件。keyinputApp 就是通过读取/dev/input/event1 这个文件来获取输入事件信息的，输入如下测试命令：

./keyinputApp /dev/input/event1

然后按下开发板上的 KEY 按键，结果如图 58.4.2.3 所示：

从图 58.4.2.3 可以看出，当我们按下或者释放开发板上的按键以后都会在终端上输出相应的内容，提示我们哪个按键按下或释放了，在 Linux 内核中 KEY_0 为 11。

另外，我们也可以不用 keyinputApp 来测试驱动，可以直接使用 hexdump 命令来查看/dev/input/event1 文件内容，输入如下命令：

hexdump /dev/input/event1

然后按下按键，终端输出如图 58.4.2.4 所示信息：

图 58.4.2.4 就是 input_event 类型的原始事件数据值，采用十六进制表示，这些原始数据的含义如下：

type 为事件类型，查看示例代码 58.1.2.3 可知，EV_KEY 事件值为 1，EV_SYN 事件值为0。因此第 1 行表示 EV_KEY 事件，第 2 行表示 EV_SYN 事件。code 为事件编码，也就是按键号，查看示例代码 58.1.2.4 可以，KEY_0 这个按键编号为 11，对应的十六进制为 0xb，因此第1 行表示 KEY_0 这个按键事件，最后的 value 就是按键值，为 1 表示按下，为 0 的话表示松开。

综上所述，示例代码 58.4.2.1 中的原始事件值含义如下：

第 1 行，按键(KEY_0)按下事件。

第 2 行，EV_SYN 同步事件，因为每次上报按键事件以后都要同步的上报一个 EV_SYN 事件。

第 3 行，按键(KEY_0)松开事件。

第 4 行，EV_SYN 同步事件，和第 2 行一样。

更多待补充。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_28576837/article/details/142983836

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