嵌入式Linux C应用层开发3 输入事件子系统与按钮输入

输入事件子系统

我们下面来考虑一下输入事件的子系统。在这里笔者的输出如下：

cat /proc/bus/input/devices

I: Bus=0019 Vendor=0000 Product=0000 Version=0000
N: Name="20cc000.snvs:snvs-powerkey"
P: Phys=snvs-pwrkey/input0
S: Sysfs=/devices/platform/soc/2000000.aips-bus/20cc000.snvs/20cc000.snvs:snvs-powerkey/input/input0
U: Uniq=
H: Handlers=kbd event0 
B: PROP=0
B: EV=3
B: KEY=100000 0 0 0

I: Bus=0018 Vendor=dead Product=beef Version=28bb
N: Name="goodix-ts"
P: Phys=input/ts
S: Sysfs=/devices/virtual/input/input2
U: Uniq=
H: Handlers=event1 
B: PROP=3
B: EV=b
B: KEY=e520 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
B: ABS=2658000 0

I: Bus=0019 Vendor=0001 Product=0001 Version=0100
N: Name="gpio_keys@0"
P: Phys=gpio-keys/input0
S: Sysfs=/devices/platform/gpio_keys@0/input/input3
U: Uniq=
H: Handlers=kbd event2 
B: PROP=0
B: EV=100003
B: KEY=40000 0 0 0

目前对于我们而言比较好操作的就是Key0这个摁扭，在我们的开发板上就是key0，对应于kbd event2。

下面我们尝试做简单的编程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/input.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
    struct input_event in_env = {0};

    if(argc != 2){
        fprintf(stderr, "usage: %s <input-device>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if(0 > fd){
        perror("open error");
        exit(-1);
    }

    for(;;)
    {
        if(sizeof(struct input_event) 
            != read(fd, &in_env, sizeof(struct input_event)))
        {
            perror("read error");
            exit(-1);
        }
        printf("type: %d code %d value: %d\n", in_env.type, in_env.code, in_env.value);
    }
}

我们把结果放到板子里跑一下：

./input /dev/input/event2

type: 1 code 114 value: 1
type: 0 code 0 value: 0
type: 1 code 114 value: 0
type: 0 code 0 value: 0
type: 1 code 114 value: 1
type: 0 code 0 value: 0
type: 1 code 114 value: 0
type: 0 code 0 value: 0
type: 1 code 114 value: 1
type: 0 code 0 value: 0
type: 1 code 114 value: 2
type: 0 code 0 value: 1

现在来看看概念

常见的输入设备有鼠标、键盘、触摸屏、遥控器、电脑画图板等，用户通过输入设备与系统进行交互。

input 子系统

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：

应用程序打开对应的设备文件，比如说在这块板子上是/dev/input/event0 设备文件；
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）；
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。

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<linux/input.h>头文件中，它的定义如下：

struct input_event { 
 struct timeval time; 
 __u16 type; 
 __u16 code; 
 __s32 value; 
};

结构体中的 time 成员变量是一个 struct timeval 类型的变量，该结构体在前面给大家介绍过，内核会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。时间参数通常不是那么重要，而其它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）

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

同步事件用于实现同步操作、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，譬如对于触摸屏来说，一个触摸点的信息包含了 X 坐标、Y 坐标以及其它信息，对于这样情况，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。

下一篇我们来尝试一下对触摸屏进行编程！