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嵌入式驱动开发详解11（INPUT子系统）

news 来源：原创 2025/5/7 23:37:13

文章目录

前言
input子系统简介
主要结构体
API函数
input子系统驱动框架
上报事件
后续
设备树配置方式
参考文献

前言

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子系统简介

input 就是输入的意思，因此 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。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 子系统框架如图 58.1.1.1 所示：
在这里插入图片描述

主要结构体

由drivers/input/input.c 这个文件内容可知，系统启动以后就会在/sys/class 目录下有一个 input 子目录，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。
input_dev 结构体表示 input 设备，此结构体定义在 include/linux/input.h 文件中。

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)];
unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];
unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];
unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];
unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];
unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
……
}

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，keybit、relbit 等等都是存放不同事件对应的值。

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：
```
struct input_event {
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};
```
time：时间结构体，里面有tv_sec 和 tv_usec 两个成员变量都为 long 类型。
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。

API函数

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)

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)

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，需要用到 input_register_device 函数，此函数原型如下：

int input_register_device(struct input_dev *dev)

注销 input 驱动的时候也需要使用 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)

input子系统驱动框架

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 */
}

上报事件

input_event 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)
```
函数参数和返回值含义如下：
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。
Linux 内核也提供了其他的针对具体事件的上报函数，这些函数其实都用到了 input_event 函数。比如上报按键所使用的 input_report_key 函数，上传坐标用到的input_report_abs函数等等。
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)
```
此处所上报的信息会以前面所提到的 input_event 结构体类型进行上传。

后续

这里只讲解了有关 input 子系统相关的结构体和注册API函数以及上报API函数，具体的例程实现没有分析，有关将 input 框架和上报结合起来使用的代码可参照参考文献中所提到的正点原子例程，因为本人是直接通过设备树配置的方式实现按键的上报的。

设备树配置方式

使能内核驱动
Linux 内核自带的 KEY 驱动文件为 drivers/input/keyboard/gpio_keys.c，gpio_keys.c 采用了 platform 驱动框架，在 KEY 驱动上使用了 input 子系统实现。
要使用 Linux 内核自带的按键驱动程序很简单，只需要根据 Documentation/devicetree/bindings/input/gpio-keys.txt 这个文件在设备树中添加指定的设备节点即可，节点要求如下：
①、节点名字为“gpio-keys”。
②、gpio-keys 节点的 compatible 属性值一定要设置为“gpio-keys”。
③、所有的 KEY 都是 gpio-keys 的子节点，每个子节点可以用如下属性描述自己：
gpios：KEY 所连接的 GPIO 信息。
interrupts：KEY 所使用 GPIO 中断信息，不是必须的，可以不写。
label：KEY 名字 linux,code：KEY 要模拟的按键。
④、如果按键要支持连按的话要加入 autorepeat。
```
gpio-keys{
compatible = "gpio-keys";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
autorepeat;
key0 {label = "GPIO Key Enter";linux,code = <KEY_ENTER>;gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
```
重新移植内核和设备树后即可让按键实现跟Enter键一样的效果。系统启动以后查看/dev/input 目录，可以看出存在 event1 这个文件，这个文件就是 KEY 对应的设备文件，使用 hexdump 命令来查看/dev/input/event1 文件，输入如下命令终端即可出现下图所示的效果：
```
hexdump /dev/input/event1
```

参考文献

个人专栏系列文章
正点原子嵌入式驱动开发指南
对代码有兴趣的同学可以查看链接https://github.com/NUAATRY/imx6ull_dev