嵌入式输入系统应用编程

时间:2022-07-26
本文章向大家介绍嵌入式输入系统应用编程，主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项，具有一定的参考价值，需要的朋友可以参考一下。

在一个嵌入式系统里面，既要有输出也要有输入。那么到底什么是输入系统呢？

1.1 什么是输入系统？

先来了解什么是输入设备？ 常见的输入设备有键盘、鼠标、遥控杆、书写板、触摸屏等等,用户通过这些输入设备与 Linux 系统进行数据交换。

什么是输入系统？

输入设备种类繁多，能否统一它们的接口？既在驱动层面统一，也在应用程序层面统一？可以的。

Linux 系统为了统一管理这些输入设备，实现了一套能兼容所有输入设备的框架：输入系统。驱动开发人员基于这套框架开发出程序，应用开发人员就可以使用统一的 API 去使用设备。

1.2 输入系统框架及调试

1.2.1 框架概述

作为应用开发人员，可以只基于 API 使用输入子系统。但是了解内核中输入子系统的框架、了解数据流程，有助于解决开发过程中碰到的硬件问题、驱动问题。

输入系统框架如下图所示：

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

① APP 发起读操作，若无数据则休眠；

② 用户操作设备，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： 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 就可以返回数据。

⑤ 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,…)，或者通过 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。

要想深入理解整个输入系统，就必须研究内核的输入系统，这在后续的“驱动大全”中会讲解。

1.2.2 编写 APP 需要掌握的知识

基于编写应用程序的角度，只需要理解这些内容：

  1. 内核中怎么表示一个输入设备？ 使用 input_dev 结构体来表示输入设备，它的内容如下：
  1. APP 可以得到什么数据？ 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：

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(哪类事件)、code(哪个事件)、value(事件值)，细讲如下：

① 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)。有这 几类事件(参考 Linux 内核头文件)：

② code：表示该类事件下的哪一个事件 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：

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：

③ 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。

④ 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。

  1. 输入子系统支持完整的 API 操作 支持这些机制：阻塞、非阻塞、POLL/SELECT、异步通知。

1.2.3 调试技巧

  1. 确定设备信息 输入设备的设备节点名为/dev/input/eventX(也可能是/dev/eventX，X 表示 0、1、2 等数字)。查看设 备节点，可以执行以下命令：
ls /dev/input/* -l 
或
ls /dev/event* -l

可以看到类似下面的信息：

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

这条指令的含义就是获取与 event 对应的相关设备信息，可以看到类似以下的结果：

那么这里的 I、N、P、S、U、H、B 对应的每一行是什么含义呢？

① 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：

② N:name of the device 设备名称

③ P:physical path to the device in the system hierarchy 系统层次结构中设备的物理路径。

④ S:sysfs path 位于 sys 文件系统的路径

⑤ U:unique identification code for the device(if device has it) 设备的唯一标识码

⑥ H:list of input handles associated with the device. 与设备关联的输入句柄列表。

⑦ B:bitmaps(位图) 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)

值得注意的是 B 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， bit0、1、3 为 1，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，高位在前低位在后，组成一个 64 位的数字：“0x2658000,00000003”，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：

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(它们的含义在后面讲解电容屏时再细讲)。

  1. 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：

上图中的 type 为 3，对应 EV_ABS；code 为 0x35 对应 ABS_MT_POSITION_X；code 为 0x36 对应ABS_MT_POSITION_Y。

上图中还发现有 2 个同步事件：它的 type、code、value 都为 0。表示电容屏上报了 2 次完整的数据。

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