Linux INPUT 子系统简介与编写流程
1、input简介
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。输入设备本质上还是字符设备，只是在此基础上套上了 input 框架，用户只需要负责上报输入事件，比如按键值、坐标等信息， input 核心层负责处理这些事件。
input 子系统就是管理输入的子系统，和 pinctrl 和 gpio 子系统一样，都是 Linux 内核针对某一类设备而创建的框架。比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等等这些都属于输入设备，不同的输入设备所代表的含义不同，按键和键盘就是代表按键信息，鼠标和触摸屏代表坐标信息，因此在应用层的处理就不同，对于驱动编写者而言不需要去关心应用层的事情，我们只需要按照要求上报这些输入事件即可。为此 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 子系统框架如下图 所示：
硬件输入设备：比如按键、 USB 键盘/鼠标等
驱动层：将底层的硬件输入转化为统一事件形式，向输入核心（Input Core）汇报。
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：主要是和用户空间交互。（Linux中在用户空间将所有的设备都当初文件来处理，由于在一般的驱动程序中都有提供fops接口，以及在/dev下会生成相应的设备文件nod，这些操作在输入子系统中由事件处理层完成）。
实现设备驱动核心工作是：向系统报告按键等输入事件（event，通过input_event结构描述）
2、生成的input驱动文件
input 核心层会向 Linux 内核注册一个字符设备，大家找到 drivers/input/input.c 这个文件，input.c 就是 input 输入子系统的核心层，此文件里面有如下所示代码：
static int __init input_init(void)
{
int err;
err = class_register(&input_class);
if (err) {
pr_err("unable to register input_dev class\n");
return err;
}
err = input_proc_init();
if (err)
goto fail1;
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;
}
return 0;
fail2: input_proc_exit();
fail1: class_unregister(&input_class);
return err;
}
其中的class_register函数会注册一个 input 类，这样系统启动以后就会在/sys/class 目录下有一个 input 子目录，如下图 所示： 
另外register_chrdev_region函数会注册一个字符设备，主设备号为 INPUT_MAJOR， INPUT_MAJOR 定义在 include/uapi/linux/major.h 文件中，定义如下：
#define INPUT_MAJOR 13
因此， input 子系统的所有设备主设备号都为 13，我们在使用 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 即可。
3、input_dev 结构体
在使用 input 子系统的时候我们只需要注册一个 input 设备即可， input_dev 结构体表示 input设备，此结构体定义在 include/linux/input.h 文件中，定义如下(有省略)：
struct input_dev {
const char *name;
const char *phys;
const char *uniq;
struct input_id id;
unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];
unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件类型的位图 */
unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按键值的位图 */
unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相对坐标的位图 */
unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 绝对坐标的位图 */
unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 杂项事件的位图 */
unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED 相关的位图 */
unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; /* sound 有关的位图 */
unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 压力反馈的位图 */
unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /*开关状态的位图 */
unsigned int hint_events_per_packet;
unsigned int keycodemax;
unsigned int keycodesize;
void *keycode;
int (*setkeycode)(struct input_dev *dev,
const struct input_keymap_entry *ke,
unsigned int *old_keycode);
int (*getkeycode)(struct input_dev *dev,
struct input_keymap_entry *ke);
struct ff_device *ff;
unsigned int repeat_key;
struct timer_list timer;
int rep[REP_CNT];
struct input_mt *mt;
struct input_absinfo *absinfo;
unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];
unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
int (*open)(struct input_dev *dev);
void (*close)(struct input_dev *dev);
int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);
struct input_handle __rcu *grab;
spinlock_t event_lock;
struct mutex mutex;
unsigned int users;
bool going_away;
struct device dev;
struct list_head h_list;
struct list_head node;
unsigned int num_vals;
unsigned int max_vals;
struct input_value *vals;
bool devres_managed;
};
在这其中evbit 表示输入事件类型，可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中，事件类型如下：
/*
* Event types
*/
#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 */
4、input 驱动编写流程
①、使用 input_allocate_device 函数申请一个 input_dev。 ②、初始化 input_dev 的事件类型以及事件值。 ③、使用 input_register_device 函数向 Linux 系统注册前面初始化好的 input_dev。 ④、卸载input驱动的时候需要先使用input_unregister_device函数注销掉注册的input_dev，然后使用 input_free_device 函数释放掉前面申请的 input_dev。
4.1、申请 input_dev
在编写 input 设备驱动的时候我们需要先申请一个 input_dev 结构体变量，使用input_allocate_device 函数来申请一个 input_dev，此函数原型如下所示：
struct input_dev *input_allocate_device(void)
函数参数和返回值含义如下： 参数：无。 返回值： 申请到的 input_dev。
4.2、初始化 input_dev 的事件类型以及事件值
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。
①：设置 input_dev 名字 形如：
inputdev->name = "test_inputdev";
②：初始化事件类型(evbit)和事件值(keybit) 形如：
/*********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);
/************************************************/
4.3、注册到Linux内核
input_dev 初始化完成以后就需要向 Linux 内核注册 input_dev了，需要用到 input_register_device 函数，此函数原型如下：
int input_register_device(struct input_dev *dev)
函数参数和返回值含义如下：
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
4.4、释放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)
函数参数和返回值含义如下：
dev：需要释放的 input_dev。
返回值： 无。
4.5、注销 input设备
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
函数参数和返回值含义如下： dev：要注销的 input_dev 。 返回值： 无。
4.6、input_dev 注册过程示例代码
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 */
}
5、上报输入事件
5.1、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，结构体内容如下：
/*
* The event structure itself
*/
struct input_event {
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};
input_event 结构体中的各个成员变量：
time：时间，也就是此事件发生的时间，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 */
};
tv_sec 和 tv_usec 这两个成员变量都为 long 类型，也就是 32位
type： 事件类型，比如 EV_KEY，表示此次事件为按键事件，此成员变量为 16 位。
code： 事件码，比如在 EV_KEY 事件中 code 就表示具体的按键码，如： KEY_0、 KEY_1等等这些按键。此成员变量为 16 位。
value： 值，比如 EV_KEY 事件中 value 就是按键值，表示按键有没有被按下，如果为 1 的话说明按键按下，如果为 0 的话说明按键没有被按下或者按键松开了。
input_envent 这个结构体非常重要，因为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。
5.2、上报流程
当我们向 Linux 内核注册好 input_dev 以后还不能高枕无忧的使用 input 设备， input 设备都是具有输入功能的，但是具体是什么样的输入值 Linux 内核是不知道的，我们需要获取到具体的输入值，或者说是输入事件，然后将输入事件上报给 Linux 内核。比如按键，我们需要在按键中断处理函数，或者消抖定时器中断函数中将按键值上报给 Linux 内核，这样 Linux 内核才能获取到正确的输入值。不同的事件，其上报事件的 API 函数不同，我们依次来看一下一些常用的事件上报 API 函数.
void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,unsigned int code, int value)
void input_mt_sync(struct input_dev *dev)
函数参数和返回值含义如下：
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| 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。 |
返回值： 无。
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，此函数原型如下所示：
void input_sync(struct input_dev *dev)
函数参数和返回值含义如下： dev：需要上报同步事件的 input_dev。 返回值： 无。
综上所述，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 */
}
}
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