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imx6ull-驱动开发篇38——Linux INPUT 子系统

ds 2025/8/25 10:50:24

目录

input 子系统

input 驱动编写流程

input_init函数

注册 input_dev

input_dev 结构体

evbit输入事件类型

keybit按键值

申请/注销设备

注册/注销驱动

上报输入事件

input_event 函数

input_report_key 函数

input_sync 函数

input_event 结构体

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。

input 子系统

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。

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:

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_init函数

input 核心层会向 Linux 内核注册一个字符设备，有 drivers/input/input.c 这个文件， input.c 就是 input 输入子系统的核心层。

input.c文件里面有如下所示代码：

/* 输入子系统核心结构 */
struct class input_class = {.name = "input",                  /* sysfs中显示的类名称 */.devnode = input_devnode,         /* 设备节点创建回调函数 */
};......
/*** input_init - 输入子系统初始化函数* * 负责初始化整个Linux输入子系统框架：* 1. 注册input类* 2. 创建procfs接口* 3. 分配字符设备号区域*/
static int __init input_init(void)
{int err;/* 1. 注册input类（在/sys/class/input下创建目录） */err = class_register(&input_class);if (err) {pr_err("unable to register input_dev class\n");return err;  // 类注册失败直接返回}/* 2. 初始化proc文件系统接口 */err = input_proc_init();if (err)goto fail1;  // 跳转到类注销处理/* 3. 注册字符设备区域 */err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0),INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");if (err) {pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);goto fail2;  // 跳转到proc清理}return 0;  // 初始化成功/* 错误处理逆向回滚 */
fail2:input_proc_exit();  // 注销proc接口
fail1:class_unregister(&input_class);  // 注销类return err;
}

通过class_register函数，注册一个 input 类，

err = class_register(&input_class);

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：

通过register_chrdev_region函数，注册一个字符设备，主设备号为 INPUT_MAJOR，

err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0),INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");

INPUT_MAJOR 定义在 include/uapi/linux/major.h 文件中，定义如下：

#define INPUT_MAJOR 13

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

注册 input_dev

要注册一个 input 设备， 用input_dev 结构体表示 input设备。

input_dev 结构体

input_dev 结构体定义在 include/linux/input.h 文件中，定义如下(有省略)：

/*** struct input_dev - 输入设备核心结构体** 表示一个输入设备（如键盘、鼠标、触摸屏等）的抽象数据结构，* 包含设备属性、能力集和状态信息。*/
struct input_dev {/* 设备标识信息 */const char *name;        /* 设备名称（如"AT Keyboard"） */const char *phys;       /* 物理设备路径（如"serio0/input0"） */const char *uniq;       /* 设备唯一标识符 */struct input_id id;     /* 设备ID（总线类型、厂商、产品等） *//* 设备属性位图（如触摸屏、键盘等） */unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];/* 设备能力集位图 */unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];   /* 支持的事件类型（EV_KEY,EV_REL等） */unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 支持的按键码（KEY_A,KEY_ENTER等） */unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];  /* 相对坐标轴（REL_X,REL_WHEEL等） */unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];  /* 绝对坐标轴（ABS_X,ABS_PRESSURE等） */unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];  /* 杂项事件（MSC_SERIAL等） */unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];  /* LED控制（LED_NUML,LED_CAPSL等） */unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];  /* 声音反馈（SND_BELL,SND_CLICK等） */unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];    /* 力反馈效果（FF_RUMBLE等） */unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];    /* 开关状态（SW_LID,SW_TABLET_MODE等） *//* 其他内部管理字段 */...bool devres_managed;    /* 是否由设备资源管理框架自动管理 */
};

evbit输入事件类型

其中，evbit 表示输入事件类型：

    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];   /* 支持的事件类型（EV_KEY,EV_REL等） */

可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中，事件类型如下：

#define EV_SYN 0x00 /* 同步事件 */
#define EV_KEY 0x01 /* 按键事件 */
#define EV_REL 0x02 /* 相对坐标事件 */
#define EV_ABS 0x03 /* 绝对坐标事件 */
#define EV_MSC 0x04 /* 杂项(其他)事件 */
#define EV_SW 0x05 /* 开关事件 */
#define EV_LED 0x11 /* LED */
#define EV_SND 0x12 /* sound(声音) */
#define EV_REP 0x14 /* 重复事件 */
#define EV_FF 0x15 /* 压力事件 */
#define EV_PWR 0x16 /* 电源事件 */
#define EV_FF_STATUS 0x17 /* 压力状态事件 */

举个例子：要使用到按键，需要注册 EV_KEY 事件，如果要使用连按功能的话还需要注册 EV_REP 事件。

keybit按键值

keybit 就是按键事件使用的位图：

 unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 支持的按键码（KEY_A,KEY_ENTER等） */

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：

/* 键盘按键和输入设备控制码定义 */
#define KEY_RESERVED        0
#define KEY_ESC            1
#define KEY_1              2
#define KEY_2              3
#define KEY_3              4
#define KEY_4              5
#define KEY_5              6
#define KEY_6              7
#define KEY_7              8
#define KEY_8              9
#define KEY_9              10
#define KEY_0              11/* ... 其他标准键盘按键 ... */#define BTN_TRIGGER_HAPPY39 0x2e6
#define BTN_TRIGGER_HAPPY40 0x2e7

申请/注销设备

在编写 input 设备驱动的时候，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。

input_allocate_device 函数原型如下所示：

struct input_dev *input_allocate_device(void)
  • 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)
  • dev：需要释放的 input_dev。

注册/注销驱动

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，使用 input_register_device 函数注册。

input_register_device函数原型如下：

int input_register_device(struct input_dev *dev)
  • 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。

注销 input 驱动的时候，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)
  • dev：要注销的 input_dev 。

综上所述， input_dev 注册过程如下：

  • 使用 input_allocate_device 函数申请一个 input_dev。
  • 初始化 input_dev 的事件类型以及事件值。
  • 使用 input_register_device 函数向 Linux 系统注册 input_dev。
  • 卸载input驱动，使用input_unregister_device 函数注销掉input_dev，然后使用 input_free_device 函数释放掉nput_dev。

input_dev 注册过程示例代码如下所示：

struct input_dev *inputdev; /* input 结构体变量 *//* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{......inputdev = input_allocate_device(); /* 申请 input_dev */inputdev->name = "test_inputdev"; /* 设置 input_dev 名字 *//*********第一种设置事件和事件值的方法***********/__set_bit(EV_KEY, inputdev->evbit); /* 设置产生按键事件 */__set_bit(EV_REP, inputdev->evbit); /* 重复事件 */__set_bit(KEY_0, inputdev->keybit); /*设置产生哪些按键值 *//************************************************//*********第二种设置事件和事件值的方法***********/keyinputdev.inputdev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REP);keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)] |= BIT_MASK(KEY_0);/************************************************//*********第三种设置事件和事件值的方法***********/keyinputdev.inputdev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_REP);input_set_capability(keyinputdev.inputdev, EV_KEY, KEY_0);/************************************************//* 注册 input_dev */input_register_device(inputdev);......return 0;
}/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void)
{input_unregister_device(inputdev); /* 注销 input_dev */input_free_device(inputdev); /* 删除 input_dev */
}

上报输入事件

当我们向 Linux 内核注册好 input_dev 以后，还需要获取到具体的输入值，或者说是输入事件，将输入事件上报给 Linux 内核。

不同的事件，上报事件的 API 函数不同，常用的事件上报 API 函数如下：

input_event 函数

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)
  • 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。

input_event 函数，可以上报所有的事件类型和事件值。

input_report_key 函数

input_report_key 函数可以上报按键，此函数内容如下：

static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
{input_event(dev, EV_KEY, code, !!value);
}

input_report_key 函数的本质，就是 input_event 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：

/*** input_report_rel - 报告相对坐标事件* @dev: 输入设备结构体指针* @code: 相对坐标轴代码(如REL_X, REL_Y)* @value: 坐标变化值** 用于报告鼠标等设备的相对位移事件* 示例：input_report_rel(dev, REL_X, 5) 表示X轴移动5个单位*/
void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);/*** input_report_abs - 报告绝对坐标事件* @dev: 输入设备结构体指针* @code: 绝对坐标轴代码(如ABS_X, ABS_PRESSURE)* @value: 绝对坐标值** 用于报告触摸屏、数位板等设备的绝对位置* 示例：input_report_abs(dev, ABS_X, 320) 表示X轴绝对位置320*/
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);/*** input_report_ff_status - 报告力反馈设备状态* @dev: 输入设备结构体指针* @code: 力反馈代码* @value: 状态值** 用于游戏手柄震动反馈等场景* 示例：input_report_ff_status(dev, FF_RUMBLE, 1) 启动震动*/
void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);/*** input_report_switch - 报告开关状态事件* @dev: 输入设备结构体指针* @code: 开关代码(如SW_LID, SW_TABLET_MODE)* @value: 开关状态(0/1)** 用于笔记本盖子开关、平板模式切换等* 示例：input_report_switch(dev, SW_LID, 1) 表示合上盖子*/
void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);/*** input_mt_sync - 多点触控同步帧* @dev: 输入设备结构体指针** 标记一个完整的多点触控数据帧结束* 必须在报告完单个触点的所有坐标数据后调用* 示例流程：* input_mt_slot(dev, 0);* input_report_abs(dev, ABS_MT_POSITION_X, x);* input_report_abs(dev, ABS_MT_POSITION_Y, y);* input_mt_sync(dev);*/
void input_mt_sync(struct input_dev *dev);

input_sync 函数

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。

input_sync函数原型如下所示：

void input_sync(struct input_dev *dev)
  • dev：需要上报同步事件的 input_dev。

按键的上报事件的参考代码如下所示：

/* 用于按键消抖的定时器服务函数 */
void timer_function(unsigned long arg)
{unsigned char value;value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 读取IO值 */if(value == 0) { /* 按下按键 *//* 上报按键值 */input_report_key(inputdev, KEY_0, 1); /* 最后一个参数1，按下 */input_sync(inputdev); /* 同步事件 */} else { /* 按键松开 */input_report_key(inputdev, KEY_0, 0); /* 最后一个参数0，松开 */input_sync(inputdev); /* 同步事件 */}
}

input_event 结构体

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，

input_event结构体内容如下：

/*** struct input_event - 输入事件结构体* * 内核与用户空间传递的输入事件数据结构，* 通过/dev/input/eventX字符设备传递*/
struct input_event {struct timeval time;  /* 事件时间戳（秒+微秒） */__u16 type;         /* 事件类型（EV_KEY, EV_ABS等） */__u16 code;         /* 事件代码（KEY_A, ABS_X等） */__s32 value;        /* 事件值（按下1/释放0，坐标值等） */
};

time：时间，为 timeval 结构体类型， timeval 结构体定义如下：

typedef long __kernel_long_t;
typedef __kernel_long_t __kernel_time_t;
typedef __kernel_long_t __kernel_suseconds_t;struct timeval {__kernel_time_t tv_sec;      /* 秒 */__kernel_suseconds_t tv_usec; /* 微秒 */
};

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。

下一讲内容，以正点原子开发板上的 KEY0 按键为例编写 input 驱动。

http://www.xdnf.cn/news/18842.html

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