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Linux驱动开发之Input子系统_input_register_device

作者：Gausst松鼠会 | 2024-05-06 17:45:12

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input_register_device

一、引言

在Linux驱动开发的学习过程中，Input子系统绝对是你绕不开的一道关卡。

在Linux系统中，不论是按键、鼠标、键盘，亦或者是触摸屏，统统都使用Input子系统来处理输入事件。

二、Input子系统

1、Input子系统概述

Input就是输入的意思，因此Input子系统就是管理输入的系统，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。

不同的输入设备在Input子系统所代表的含义不同，比如按键、键盘就是代表按键信息，鼠标和触摸屏则是代表坐标信息，因此对于不同的输入设备，在中间层或者应用层的处理方式就不一样。对于驱动开发者，并不需要关心他们的处理方式，我们只需要按照要求上报相应信息即可。

2、Input子系统框架

根据Linux内核设计子系统的尿性（驱动分层模型），Input子系统被分为驱动层、核心层、事件处理层。

如下图：

图中左边就是最底层的具体设备，中间部分属于内核空间，分为驱动层、核心层和事件处理层，最右边则是用户空间，所有的输入设备都以文件的形式供用户空间应用程序使用。

驱动层：输入设备的具体程序，比如按键驱动程序。

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。

事件处理层：主要和用户空间进行交互。

三、Input驱动编写方法

输入设备本质上就是一个字符设备，只是在此基础上套上了Input子系统的框架。

因此编写Input驱动就是通过调用Input子系统核心层提供的接口向Linux内核去注册一个字符设备驱动。

  1. struct class input_class{
  2.     .name = "input",
  3.     .devnode = input_devnode,
  4. };
  5. ……
  6. static int __init input_init(void){
  7.     int err;
  8.     err = class_register(&input_class);
  9.     if(err){
  10.         pr_err(unable to register input_dev clsaa!\n);
  11.         return err;
  12.     }
  13.  
  14.     err = input_proc_init();
  15.     if(err)
  16.         goto fail1;
  17.  
  18.     err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0),INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");
  19.     if (err) {
  20.         pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
  21.         goto fail2;
  22.     }
  23.  
  24.     return 0;
  25.  
  26. fail2: input_proc_exit();
  27. fail1: class_unregister(&input_class);
  28.     return err;
  29. }

第8行，注册了一个Input类，这样系统启动以后就会在/sys/class下有一个Input子目录。

第18行，注册了一个字符设备，主设备号为INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR在include/uapi/linux/major.h中定义，定义如下：

#define INPUT_MAJOR        13

因此，Inpur子系统的所有设备主设备号都为13，我们在使用Input子系统时去处理输入设备时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即可。

1、注册Input_dev

在使用Input子系统时，我们需要注册一个Input子设备，Linux用Input_dev结构体来表示一个Input子设备，Input_dev定义在include/linux/input.h中，如下：

  1. struct input_dev {
  2.     const char *name;
  3.     const char *phys;
  4.     const char *uniq;
  5.     struct input_id id;
  6.  
  7.     unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];
  8.  
  9.     unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件类型的位图 */
  10.     unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按键值的位图 */
  11.     unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相对坐标的位图 */ 
  12.     unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 绝对坐标的位图 */
  13.     unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 杂项事件的位图 */
  14.     unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED 相关的位图 */
  15.     unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];/* sound 有关的位图 */
  16.     unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 压力反馈的位图 */
  17.     unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*开关状态的位图 */
  18.     ......
  19.     bool devres_managed;
  20. };

第9行，evbit表示输入事件类型。前面说过，Input子系统是管理输入的子系统，而在日常生活中，输入设备都很多，为了方便驱动开发者使用，Linux内核开发者定义了很多通用的输入设备类型。

他们被定义在include/uapi/linux/input.h中，如下：

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

如果输入设备时键盘，则选择按键事件；如果输入设备时显示屏，则选择绝对坐标事件。

继续看到Input_dev结构体。第10行~17行，keybit、relbit等都是存放不同事件的值。比如接下来用来举例的代码（用按键作为输入事件）所用到的按键键值。

我们可以随便定义一个键值，也可以使用Linux定义的标准键值，标准键值定义在include/uapi/linux/input.h中。

接下来介绍注册Input_dev需要用到的Input子系统核心层提供的接口。

1.1、input_allocate_device

input_allocate_device用来申请一个Input_dev结构体。

函数原型如下：

  1. struct input_dev *input_allocate_device(void)
  2. 参数：无。
  3. 返回值：申请到的 input_dev。

1.2、input_free_device

有申请自然就有释放。

函数原型如下：

  1. void input_free_device(struct input_dev *dev)
  2. dev：需要释放的 input_dev。
  3. 返回值：无。

1.3、input_register_device

申请之后，需要注册，否则内核，或者说Input子系统是不知道有新的Input子设备存在的。

函数原型如下：

  1. int input_register_device(struct input_dev *dev)
  2. dev：要注册的 input_dev 。
  3. 返回值：0，input_dev 注册成功；负值，input_dev 注册失败。

1.4、input_unregister_device

该接口用来告诉Input子系统，你要注销一个Input子设备。

函数原型如下：

  1. void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
  2. dev：要注销的 input_dev 。
  3. 返回值：无。

综上，注册一个Input_dev的过程为：

①、使用input_allocate_device申请一个Input_dev结构体；

②、初始化Input_dev的事件类型和对应键值；

③、使用input_register_device向Linux注册之前初始化好的Input_dev；

④、卸载驱动时，先调用input_unregister_device注销，再调用input_free_device释放掉Input_dev。（注意，两者顺序不能弄反，负责会造成内核崩溃）

以下是注册Input_dev的示例代码：

  1. struct input_dev *inputdev; /* input 结构体变量 */
  2.  
  3. /* 驱动入口函数 */
  4. static int __init xxx_init(void)
  5. {   ......
  6.     inputdev = input_allocate_device(); /* 申请 input_dev */
  7.     inputdev->name = "test_inputdev"; /* 设置 input_dev 名字 */
  8.  
  9.     /*********第一种设置事件和事件值的方法***********/
  10.     __set_bit(EV_KEY, inputdev->evbit); /* 设置产生按键事件 */
  11.     __set_bit(EV_REP, inputdev->evbit); /* 重复事件 */
  12.     __set_bit(KEY_0, inputdev->keybit); /*设置产生哪些按键值 */
  13.     /************************************************/
  14.  
  15.     /*********第二种设置事件和事件值的方法***********/
  16.     keyinputdev.inputdev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) |
  17.     BIT_MASK(EV_REP);
  18.     keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)] |=
  19.     BIT_MASK(KEY_0);
  20.     /************************************************/
  21.  
  22.     /*********第三种设置事件和事件值的方法***********/
  23.     keyinputdev.inputdev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY) |
  24.     BIT_MASK(EV_REP);
  25.     input_set_capability(keyinputdev.inputdev, EV_KEY, KEY_0);
  26.     /************************************************/
  27.  
  28.     /* 注册 input_dev */
  29.     input_register_device(inputdev);
  30.     ......
  31.     return 0;
  32. }
  33.  
  34. /* 驱动出口函数 */
  35. static void __exit xxx_exit(void)
  36. {
  37.     input_unregister_device(inputdev); /* 注销 input_dev */
  38.     input_free_device(inputdev); /* 删除 input_dev */
  39. }

EV_KEY就是输入事件类型（按键输入），KEY_0就是对应支持的按键值。

这里需要注意，你有多少按键值，你就需要设置多少，否则你是上报不上去的，没有设置的按键值属于非法值，在Input事件处理层就会被拦下。

2、上报输入事件

当我们向内核注册好Input_dev并不能就此高枕无忧了，因为我们仅仅是注册了一个输入设备，对于用户层来说，他们什么都不知道。

因此，当输入事件来临时，内核就需要去处理并将其上报。

而内核对于不同的输入事件类型有不同的上报接口。

2.1、Input_event

函数原型：

  1. void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)
  2. dev：需要上报的 input_dev。
  3. type: 上报的事件类型，比如 EV_KEY。
  4. code：事件码，也就是我们注册的按键值，比如 KEY_0、KEY_1 等等。
  5. value：事件值，比如 1 表示按键按下，0 表示按键松开。
  6. 返回值：无。

input_event可以上报所有的事件类型和事件值。

2.2、input_report_key

函数原型：

  1. static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value) {
  2.     input_event(dev, EV_KEY, code, !!value);
  3. }

从代码可以看出，该接口由input_event封装而成，事实上，所有类型事件的专用上报接口都是由input_event接口封装而成，不过，对于内核开发者而言，更推荐使用专用的接口。

2.3、input_sync

当我们上报一次事件之后，还需要使用该接口告诉Input子系统上报结束，input_sync本质上是上报一个同步事件。

接下来来看示例代码：

  1. void func(unsigned long arg)
  2. {
  3.     unsigned char value;
  4.     value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 读取 IO 值 */
  5.     if(value == 0){ /* 按下按键 */
  6.         /* 上报按键值 */
  7.         input_report_key(inputdev, KEY_0, 1); /* 最后一个参数 1，按下 */
  8.         input_sync(inputdev); /* 同步事件 */
  9.     } else { /* 按键松开 */
  10.         input_report_key(inputdev, KEY_0, 0); /* 最后一个参数 0，松开 */
  11.         input_sync(inputdev); /* 同步事件 */
  12.     } 
  13. }

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