输入子系统

整体框架

输入系统框架如下图所示：

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假设用户程序直接访问或者使用tslib访问/dev/input/event0设备节点，数据的流程如下：

  1. APP发起读操作，若无数据则休眠；

  2. 当用户操作设备时候，比如按下按键或者滑动触摸屏，硬件上产生中断；

  3. 输入系统驱动层对应的驱动程序处理中断：读取到数据，转换为标准的输入事件，向核心层汇报。所谓输入事件就是一个struct input_event结构体。

  4. 核心层可以决定把输入事件转发给上面哪个handler来处理：

  5. 从handler的名字来看，它就是用来处输入操作的。有多种handler，比如：evdev_handler、kbd_handler、joydev_handler等等。

    最常用的是evdev_handler：它只是把input_event结构体保存在内核buffer等，APP来读取时就原原本本地返回。它支持多个APP同时访问输入设备，每个APP都可以获得同一份输入事件。当APP正在等待数据时，evdev_handler会把它唤醒，这样APP就可以得到数据。

  6. APP对输入事件的处理：APP获得数据的方法有2种：

    • 直接访问设备节点(比如/dev/input/event0,1,2,…)，

    • 通过tslib、libinput这类库来间接访问设备节点。这些库简化了对数据的处理。

APP基本知识

内核中使用input_dev表示一个输入设备

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APP得到什么数据格式

app可以得到一系列的输入事件，就是一个一个struct input_event，它定义如下：

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每个输入事件input_event中都含有发生时间：timeval表示的是自系统启动以来过了多少时间，它是一个结构体，含有tv_sec、tv_usec两项(即秒、微秒)。

输入事件input_event中更重要的是：

  • type：表示哪类事件

    比如EV_KEY表示按键类、EV_REL表示相对位移(比如鼠标)，EV_ABS表示绝对位置(比如触摸屏)。具体有这几类事件(参考Linux内核头文件)：

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  • code：哪个事件

    • 比如对于EV_KEY(按键)类事件，它表示键盘。键盘上有很多按键，比如数字键1、2、3，字母键A、B、C里等。所以可以有这些事件：

      ../../_images/image-20210926151444383.png

    • 对于触摸屏，它提供的是绝对位置信息，有X方向、Y方向，还有压力值。所以code值有这些：

      ../../_images/image-20210926151453037.png

  • value：表示事件值

    • 对于按键，它的value可以是0(表示按键被按下)、1(表示按键被松开)、2(表示长按)；

    • 对于触摸屏，它的value就是坐标值、压力值。

注意：事件之间的界线

APP读取数据时，可以得到一个或多个数据，比如一个触摸屏的一个触点会上报X、Y位置信息，也可能会上报压力值。APP怎么知道它已经读到了完整的数据？驱动程序上报完一系列的数据后，会上报一个同步事件，表示数据上报完毕。APP读到同步事件时，就知道已经读完了当前的数据。同步事件也是一个input_event结构体，它的type、code、value三项都是0。

调试技巧

确定设备信息

ls /dev/input/* -l
或
ls /dev/event* -l

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怎么知道这些设备节点对应什么硬件呢？可以在板子上执行以下命令：

cat /proc/bus/input/devices

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  • I：id of the device(设备ID)：该参数由结构体struct input_id来进行描述，驱动程序中会定义这样的结构体：

    ../../_images/image-20210926162055883.png

  • N：name of the device：设备名称

  • P：physical path to the device in the system hierarchy：系统层次结构中设备的物理路径

  • S：sysfs path 位于sys文件系统的路径

  • U：unique identification code for the device(if device has it) 设备的唯一标识码

  • H：list of input handles associated with the device. 与设备关联的输入句柄列表。

  • B：bitmaps(位图)

    • 比如上图中B: EV=b用来表示该设备支持哪类输入事件。

      b的二进制是1011，表示该设备支持0、1、3这三类事件，即EV_SYN、EV_KEY、EV_ABS。

    • 再举一个例子，B: ABS=2658000 3如何理解？ 它表示该设备支持EV_ABS这一类事件中的哪一些事件。这是2个32位的数字：0x2658000、0x3，组成一个64位的数字：0x02658000,00000003，

      ../../_images/image-20210926163232202.png

      数值为1的位有：0、1、47、48、50、53、54，即：0、1、0x2f、0x30、0x32、0x35、0x36，对应以下这些宏

      ../../_images/image-20210926162949170.png

      即这款输入设备支持上述的ABS_X、ABS_Y、ABS_MT_SLOT、ABS_MT_TOUCH_MAJOR、ABS_MT_WIDTH_MAJOR、ABS_MT_POSITION_X、ABS_MT_POSITION_Y这些绝对位置事件

  • PROP：device properties and quirks(设备属性)

  • EV：types of events supported by the device(设备支持的事件类型)

  • KEY：keys/buttons this device has(此设备具有的键/按钮)

  • MSC：miscellaneous events supported by the device(设备支持的其他事件)

  • LED：leds present on the device(设备上的指示灯)

使用命令读取数据

调试输入系统时，直接执行类似下面的命令，然后操作对应的输入设备即可读出数据：

hexdump /dev/input/event0

在开发板上执行上述命令之后，点击按键或是点击触摸屏，就会打印以下信息：

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  • 第一行

    type=3：事件类型为EV_ABS

    code=0x39：ABS_MT_TRACKING_ID 表示下面要上报多点触控信息

    value=0：

  • 第2、3行

    type=3：事件类型为EV_ABS

    code=0x35：对应ABS_MT_POSITION_X 上报x轴坐标位置 value=0x24b

    code=0x36：对应ABS_MT_POSITION_Y 上报y轴坐标位置 value=0xf4

    code=0x30：对应ABS_MT_TOUCH_MAJOR 上报TOUCH_MAJOR value= 0x13

    code=0x32：对应ABS_MT_WIDTH_MAJOR 上报WIDTH_MAJOR value= 0x13

  • 第9、12行

    2个同步事件第：它的type、code、value都为0。表示电容屏上报了2次完整的数据。