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1.输入系统
1.1 什么是输入系统
1.2 编写 APP 需要掌握的知识
1.内核使用 input_dev 结构体来表示输入设备（如图）：
2.APP 可以得到一系列的输入事件，就是一个一个“struct input_event” （如图）：
1.3 调试技巧
1.确定设备信息
2.使用命令读取数据
2.不使用库的应用程序
2.1 APP 访问硬件的 4 种方式：妈妈怎么知道孩子醒了
2.2 获取设备信息
2.4 查询方式
2.4 休眠-唤醒方式
3.5 POLL/SELECT 方式
3.7 异步通知方式
1.输入系统
1.1 什么是输入系统
因为输入设备种类繁多，Linux 系统为了统一管理这些输入设备，实现了一套能兼容所有输入设备的框架：输入系统。驱动开发人员基于这套框架开发出程序，应用开发人员就可以 使用统一的 API 去使用设备。
输入系统框架：
假设用户程序直接访问 /dev/input/event0 设备节点，或者使用 tslib 访问设备节点，数据的流程如下：
- APP 发起读操作，若无数据则休眠；
- 用户操作设备，硬件上产生中断；
- 输入系统驱动层对应的驱动程序处理中断：
读取到数据，转换为标准的输入事件，向核心层汇报。 所谓输入事件就是一个“struct input_event”结构体。 - 核心层可以决定把输入事件转发给上面哪个 handler 来处理：
有多种 handler，比如：evdev_handler、kbd_handler、joydev_handler 等等。
最常用的是 evdev_handler：它只是把 input_event 结构体保存在内核 buffer 等，APP 来读取时就原原本本地返回。
它支持多个 APP 同时访问输入设备，每个 APP 都可以获得同一份输入事件。当 APP 正在等待数据时，evdev_handler 会把它唤醒，这样 APP 就可以返回数据。 - APP 对输入事件的处理：
APP 获得数据的方法有 2 种 ： 直接访问设备节点 ( 比如 /dev/input/event0,1,2,...)，或者通过 tslib、libinput 这类库来间接访 问设备节点。这些库简化了对数据的处理。
1.2 编写 APP 需要掌握的知识
1.内核使用 input_dev 结构体来表示输入设备（如图）：
2.APP 可以得到一系列的输入事件，就是一个一个“struct input_event” （如图）：
每个输入事件 input_event 中都含有发生时间：
timeval 表示的是“自系统启动以来过了多少时间”，它是一个结构体，含有 “tv_sec、tv_usec”两项 (即秒、微秒)。
input_event 中更重要的是：type(哪类事件)、code(哪个事件)、 value(事件值)
（1） type：表示哪类事件（对应evbit）
如EV_KEY 表示按键类、EV_REL 表示相对位移(如鼠标)，EV_ABS 表示 绝对位置(如触摸屏)：
（2）code：表示该类事件下的哪一个事件
比如对于 EV_KEY(按键)类事件，键盘上有很多按键，所以可以有如图这些事件：
（3）value：表示事件值
value 可以是 0(表示按键被按下)、1(表示按键被松开)、2(表示长按)
对于触摸屏，value 就是坐标值、压力值
（4）事件间的界限
APP 读取数据时，可以得到一个或多个数据，如一个触摸屏的一个触点会 上报 X、Y 位置信息，也可能会上报压力值。
◼ APP 怎么知道它已经读到了完整的数据？
驱动程序上报完一系列的数据后，会上报一个“同步事件”，表示数据上报完 毕。APP 读到“同步事件”时，就知道已经读完了当前的数据。
同步事件也是一个 input_event 结构体，它的 type、code、value 三项都 是 0。
1.3 调试技巧
1.确定设备信息
输入设备的设备节点名为/dev/input/eventX(也可能是/dev/eventX，X 表示 0、1、2 等数字)
查看设备节点，可以在板子上执行以下命令：
ls /dev/input/* -l得到如下图信息：
要知道这些设备节点对应什么硬件，在板子上执行以下命令，获取与 event 对应的相关设备信息：
cat /proc/bus/input/devices 得到下图信息：
（1）I：设备 ID
由结构体 struct input_id 描述：
（2）N：设备名称
（3）P：系统层次结构中设备的物理路径
（4）S：位于 sys 文件系统的路径
（5）U：设备的唯一标识码
（6）H：与设备关联的输入句柄列表
（7）B：bitmaps（位图）
PROP：设备属性
EV：设备支持的事件类型
KEY：此设备具有的键/按钮
MSC：设备支持的其他事件
LED：设备上的指示灯
举一个例子，“B: ABS=2658000 3”如何理解？它表示该设备支持 EV_ABS 这一类事件中的哪一些事件。
这是 2 个 32 位的数字：0x2658000、0x3，高位在前低位在后，组成一个 64 位的数字： “0x2658000,00000003”，数值为 1 的位有：0、1、47、48、50、53、54，即： 0、1、0x2f、0x30、0x32、0x35、0x36，对应以下这些宏：
2.使用命令读取数据
执行类似下面的命令，操作对应的输入设备就会读出并打印数据：
hexdump /dev/input/event0开发板上执行上述命令之后，点击按键或是点击触摸屏，就会打印如下图信息：
上图中：type 为 3，对应 EV_ABS ；code 为 0x35 对应 ABS_MT_POSITION_X；code 为 0x36 对应 ABS_MT_POSITION_Y。
上图中还发现有 2 个同步事件：它的 type、code、value 都为 0。表示电容屏上报了 2 次完整的数据。
2.不使用库的应用程序
2.1 APP 访问硬件的 4 种方式：妈妈怎么知道孩子醒了
妈妈怎么知道卧室里小孩醒了？
时不时进房间看一下：查询方式
简单，但是累
进去房间陪小孩一起睡觉，小孩醒了会吵醒她：休眠-唤醒
不累，但是妈妈干不了活了
妈妈要干很多活，但是可以陪小孩睡一会，定个闹钟：poll 方式
要浪费点时间，但是可以继续干活。
妈妈要么是被小孩吵醒，要么是被闹钟吵醒。
妈妈在客厅干活，小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈：异步通知
妈妈、小孩互不耽误。
这 4 种方法没有优劣之分，在不同的场合使用不同的方法。
2.2 获取设备信息
通过 ioctl 获取设备信息（之前说过，这个函数功能很强大）
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...); request参数可以理解为你想要 ioctl 做什么
有些驱动程序对 request 的格式有要求，它的格式如下：
dir：为_IOC_READ(即 2)时，表示 APP 要读数据；为_IOC_WRITE(即 4)时，表示 APP 要写数据
size：表示这个 ioctl 能传输数据的最大字节数
type、nr 的含义由具体的驱动程序决定。
一般都是已经有定义好的宏直接使用：
2.4 查询方式
APP 调用 open 函数时，传入“O_NONBLOCK”表示“非阻塞”
APP 调用 read 函数读取数据时，如果驱动程序中有数据，那么 APP 的 read 函数会返回数据，否则也会立刻返回错误。
2.4 休眠-唤醒方式
APP 调用 open 函数时，不要传入“O_NONBLOCK”。
APP 调用 read 函数读取数据时，如果驱动程序中有数据，那么 APP 的 read 函数会返回数据；否则 APP 就会在内核态休眠，有数据时才会唤醒。
查询+休眠唤醒方式源码（注释版）：
/* 程序功能：读取输入设备信息及事件* 用法：./01_get_input_info /dev/input/event0 [noblock]* noblock: 非阻塞模式打开设备*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd; // 设备文件描述符int err; // 错误码存储int len; // 读取长度/返回值int i; // 循环计数器unsigned char byte; // 用于位操作的字节int bit; // 位计数器struct input_id id; // 存储输入设备ID信息unsigned int evbit[2]; // 存储设备支持的事件类型位图（64位）struct input_event event; // 输入事件结构体// 输入事件类型名称对照表（来自linux/input.h）char *ev_names[] = {"EV_SYN ", // 0x00 同步事件"EV_KEY ", // 0x01 按键事件"EV_REL ", // 0x02 相对坐标事件（如鼠标）"EV_ABS ", // 0x03 绝对坐标事件（如触摸屏）"EV_MSC ", // 0x04 其他杂项事件"EV_SW ", // 0x05 开关事件"NULL ", // 0x06 未使用/* ... 省略部分NULL ... */"EV_LED ", // 0x11 LED控制事件"EV_SND ", // 0x12 声音控制事件"NULL ", // 0x13"EV_REP ", // 0x14 重复事件（如按键重复）"EV_FF ", // 0x15 力反馈事件"EV_PWR ", // 0x16 电源管理事件};// 参数检查：至少需要设备路径参数if (argc < 2) {printf("Usage: %s <dev> [noblock]\n", argv[0]);return -1;}// 打开设备文件（根据参数决定是否非阻塞）if (argc == 3 && !strcmp(argv[2], "noblock")) {fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NONBLOCK); // 非阻塞模式} else {fd = open(argv[1], O_RDWR); // 默认阻塞模式}// 检查设备是否成功打开if (fd < 0) {printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}// 获取输入设备ID信息（通过ioctl）err = ioctl(fd, EVIOCGID, &id);if (err == 0) { // 成功获取时打印信息printf("bustype = 0x%x\n", id.bustype); // 总线类型printf("vendor = 0x%x\n", id.vendor); // 厂商IDprintf("product = 0x%x\n", id.product); // 产品IDprintf("version = 0x%x\n", id.version); // 设备版本}// 获取设备支持的事件类型位图len = ioctl(fd, EVIOCGBIT(0, sizeof(evbit)), &evbit);if (len > 0 && len <= sizeof(evbit)) {printf("support ev type: ");// 遍历位图中的每一位for (i = 0; i < len; i++) {byte = ((unsigned char *)evbit)[i];for (bit = 0; bit < 8; bit++) {// 如果某位被置1，表示支持对应事件类型if (byte & (1<<bit)) {printf("%s ", ev_names[i*8 + bit]); // 打印事件类型名称}}}printf("\n");}// 主循环：持续读取输入事件（阻塞状态只会有数据时才会触发读取，其他时间都在休眠）while (1) {len = read(fd, &event, sizeof(event));if (len == sizeof(event)) { // 成功读取事件printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", event.type, event.code, event.value);} else { // 读取失败（非阻塞状态未读取到时会打印错误）printf("read err %d\n", len);}}return 0; // 实际上由于无限循环，不会执行到这里
}
3.5 POLL/SELECT 方式
POLL 机制、SELECT 机制是完全一样的，只是 APP 接口函数不一样。
简单地说，它们就是“定个闹钟”：在调用 poll、select 函数时可以传入 “超时时间”。在这段时间内，条件合适时(比如有数据可读、有空间可写)就会 立刻返回，否则等到“超时时间”结束时返回错误。
⚫ APP 先调用 open 函数时。
⚫ APP 不是直接调用 read 函数，而是先调用 poll 或 select 函数，这 2 个函 数中可以传入“超时时间”。
它们的作用是：如果驱动程序中有数据，则立刻返回； 否则就休眠。
在休眠期间，如果有人操作了硬件，驱动程序获得数据后就会把 APP 唤醒，导致 poll 或 select 立刻返回；如果在“超时时间”内无人操作硬件，则时间到后 poll 或 select 函数也会返回。
⚫ APP 根据 poll 或 select 的返回值判断有数据之后，就调用 read 函数读取 数据时，这时就会立刻获得数据。
⚫ poll/select 函数可以监测多个文件，可以监测多种事件：
在调用 poll 函数时，要指明：
你要监测的文件：哪一个 fd
你想监测这个文件的哪种事件：是 POLLIN、还是 POLLOUT
/* 改进版输入设备事件监听程序（使用poll机制）* 用法：./program /dev/input/eventX* 特点：5秒超时检测，避免纯阻塞等待*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd; // 设备文件描述符int err; // 错误码int len; // IO操作返回值int ret; // poll返回值（新增）int i; // 循环计数器unsigned char byte; // 位操作字节int bit; // 位计数器struct input_id id; // 设备ID信息unsigned int evbit[2]; // 事件类型位图struct input_event event; // 输入事件结构体struct pollfd fds[1]; // poll结构体数组（关键改进）nfds_t nfds = 1; // 监控的文件描述符数量...中间省略和上面一样的部分...// 主事件循环（使用poll改进）while (1) {// 初始化poll结构体（关键改进）fds[0].fd = fd; // 监控的设备fdfds[0].events = POLLIN; // 监控可读事件fds[0].revents = 0; // 实际发生的事件// 调用poll（5秒超时）、nfds=1：监控的文件描述符数量ret = poll(fds, nfds, 5000);if (ret > 0) { // 有事件发生if (fds[0].revents & POLLIN) { // 确认是可读事件// 非阻塞读取所有可用事件（改进点）while (read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)) {printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n",event.type, event.code, event.value);}}} else if (ret == 0) { printf("time out\n"); // 超时} else { printf("poll err\n"); // 错误}}return 0; // 实际不会执行到此处
}3.7 异步通知方式
所谓同步，就是“你慢我等你”。
那么异步就是：你慢那你就自己玩，我做自己的事去了，有情况再通知我。
异步通知，就是 APP 可以忙自己的事，当驱动程序用数据时它会主动给 APP 发信号，这会导致 APP 执行信号处理函数。
实际就是：驱动程序通知 APP 时，它会发出 “SIGIO” 信号，表示有“IO 事件”要 处理。
就 APP 而言，你想处理 SIGIO 信息，那么需要提供信号处理函数，并且要跟 SIGIO 挂钩。这可以通过一个 signal 函数来“给某个信号注册处理函数”（跟中断回调函数有点像），用法如图：
流程如下：
（1）编写信号处理函数：
static void sig_func(int sig)
{ int val; read(fd, &val, 4); printf("get button : 0x%x\n", val);
} （2）注册信号处理函数：
signal(SIGIO, sig_func); （3）打开驱动
fd = open(argv[1], O_RDWR);（4）把进程 ID 告诉驱动：
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
fd：要操作的文件描述符（如设备文件/dev/input/eventX）。
cmd：控制命令，F_SETOWN表示设置文件描述符的所有者。
arg：所有者进程 ID（getpid()获取当前进程 PID）
（5）使能驱动的 FASYNC 功能：
//获取文件描述符当前的状态标志
flags = fcntl(fd, F_GETFL); //修改文件描述符的状态标志，添加异步通知功能
fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC); 源代码：
int fd; // 全局文件描述符，用于信号处理函数访问/* SIGIO信号处理函数 - 当输入设备有数据时被调用 */
void my_sig_handler(int sig)
{struct input_event event;// 循环读取所有可用事件（非阻塞方式）while (read(fd, &event, sizeof(event)) == sizeof(event)){// 打印输入事件详细信息printf("get event: type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", event.type, event.code, event.value); }
}/* 主函数：输入设备异步读取示例 */
int main(int argc, char **argv)
{int err;int len;int i;unsigned char byte;int bit;struct input_id id;unsigned int evbit[2]; // 存储设备支持的事件类型位图unsigned int flags;int count = 0;// 输入事件类型名称映射表（对应linux/input.h中的定义）char *ev_names[] = {"EV_SYN ", // 0x00 同步事件"EV_KEY ", // 0x01 按键事件"EV_REL ", // 0x02 相对坐标事件（如鼠标）"EV_ABS ", // 0x03 绝对坐标事件（如触摸屏）/* ... 其他事件类型 ... */"EV_PWR ", // 0x16 电源事件};// 参数检查：必须指定输入设备路径if (argc != 2){printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]); // 如 ./05_input_read_fasync /dev/input/event0return -1;}/* 注册SIGIO信号处理函数 */signal(SIGIO, my_sig_handler);/* 以非阻塞方式打开输入设备 */fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NONBLOCK);if (fd < 0){printf("open %s err\n", argv[1]);return -1;}...省略打印设备信息部分.../* 设置异步I/O的关键两步 */// 1. 将当前进程设置为文件描述符的所有者（接收SIGIO信号）fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());// 2. 启用文件描述符的异步通知功能flags = fcntl(fd, F_GETFL); // 获取当前文件状态标志fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC); // 添加FASYNC标志/* 主循环（演示异步通知机制） *///有消息来就会触发信号函数处理，不影响主进程（像中断回调函数一样）while (1){printf("main loop count = %d\n", count++); // 主程序可执行其他任务sleep(2); // 模拟其他工作}return 0;
}
