Linux Input子系统1（基于Linux6.6）---基础介绍
一、Linux中的input子系统介绍
Linux中的input子系统是负责处理各种输入设备（如键盘、鼠标、触摸屏、游戏控制器等）与操作系统之间交互的核心部分。它是Linux内核中负责抽象和管理输入设备的一个子系统，能够处理不同类型的硬件输入，提供统一的接口，使得各种输入设备能够在不同的硬件平台和驱动程序之间进行兼容。
1.1、Input子系统的组成
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Input事件接口： Input子系统通过标准的事件接口 (
/dev/input/eventX) 提供输入设备的状态和事件数据。每当设备发生状态变化时，它会通过该接口将事件传递给用户空间程序（例如，X服务器或图形界面）。 -
设备驱动： 各种输入设备（如键盘、鼠标、触摸板等）有各自的驱动程序，负责与硬件进行交互，并将硬件生成的输入事件传递到Linux内核的输入子系统中。驱动程序通常在内核空间中工作。
-
输入事件类型： 输入事件是由设备驱动生成的，通常包括几种类型，例如：
EV_KEY：按键事件（例如，键盘上的按键按下或释放）。EV_ABS：绝对值事件（例如，鼠标的位置或触摸屏上的触摸点位置）。EV_REL：相对值事件（例如，鼠标的移动）。EV_SYN：同步事件，标记输入设备的状态更新。EV_MSC：额外的控制事件，例如中断、滚轮等。
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设备模型： Input子系统与Linux设备模型紧密集成，输入设备通过设备模型中的节点与内核及用户空间进行通信。每个输入设备都会在内核中创建一个
input_dev结构体，它包含了该设备的信息、状态和输入事件的处理函数。
1.2、输入设备的分类
- 按键设备：如键盘、按键板等，负责按键事件的输入。
- 相对设备：如鼠标、触控板、触摸屏等，这些设备提供相对位置信息（例如，鼠标的移动距离）。
- 绝对坐标设备：例如触摸屏、绘图板等设备，它们提供的是屏幕上的绝对位置。
- 游戏设备：如游戏手柄、飞行摇杆等，通常包括多个按钮和控制轴（如X、Y坐标）。
1.3、输入事件流
在Linux中，输入事件流大致分为以下几个阶段：
-
硬件生成输入事件： 输入设备（如键盘、鼠标）产生一个物理事件，比如按键被按下或鼠标位置发生变化。
-
设备驱动处理事件： 输入设备的驱动程序接收这些硬件事件，并将它们转换为标准化的输入事件（例如
EV_KEY,EV_REL,EV_ABS等）。驱动程序通过内核的input subsystem将这些事件传递到系统中。 -
内核中断和事件分发： 内核的输入子系统会将这些事件转发到相应的输入设备节点。例如，当鼠标移动时，
input_event()函数会被调用，并将该事件放入相应的事件队列。 -
用户空间处理事件： 用户空间的程序（例如X Window系统、Wayland、图形界面或其他应用程序）通过读取
/dev/input/eventX设备节点，获取这些事件并进行处理。例如，X服务器通过这些事件来处理键盘输入和鼠标操作。
1.4、与用户空间的交互
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设备文件： 输入设备通常暴露为
/dev/input/eventX设备文件（X为设备编号）。用户空间程序可以通过读取这些文件来获取输入事件。常见的输入设备文件包括：/dev/input/event0：第一个输入设备。/dev/input/mouse0：鼠标设备。/dev/input/kbd：键盘设备（在某些系统中可能会使用）。
程序可以通过标准的文件IO接口（
open(),read(),close()等）读取事件数据。例如，X Window系统通过读取/dev/input/eventX来获得键盘或鼠标的输入事件。 -
输入事件接口： 每个输入设备会暴露一个事件接口，用户空间程序可以从中读取事件数据。通过
ioctl()系统调用，程序可以查询设备的特性（如支持的事件类型、键值等），以及控制设备的行为。
1.5、Input子系统的配置和管理
-
xinput命令： 在Linux桌面环境中，xinput是一个常用的工具，允许用户配置和管理输入设备。它可以列出所有已识别的输入设备、查看设备的属性、禁用或启用某些设备等。 -
udev设备管理器：udev是Linux下的设备管理器，负责动态管理设备节点。它为输入设备提供了自动化的配置功能，如在设备插入时自动加载适当的驱动、创建设备文件、设置设备权限等。 -
Input事件调试： 可以使用
evtest工具来调试和测试输入设备。通过evtest，你可以查看输入设备的原始事件，帮助诊断硬件问题或调试驱动程序。
1.6、常见的输入设备驱动
- 键盘驱动（
atkbd,psmouse等）：这些驱动程序负责处理传统键盘和鼠标的输入。 - 触摸屏驱动（
ft5x_ts,evdev等）：这些驱动程序处理触摸屏等设备的输入。 - 游戏控制器驱动（
joydev,xpad等）：这些驱动程序负责管理游戏控制器（如游戏手柄、飞行摇杆等）的输入。
Linux input 子系统将一个输入设备的输入过程分成了设备驱动(input device driver)和事件驱动（input event driver）两个层。前者负责从底层硬件采集数据；后者负责与用户程序接口，将采集到的数据分发给不同的用户接口。通过这样的设计，将千差万别的设备统一到了为数不多的几种驱动接口上。同一种事件驱动可以用来处理多个同类设备；同一个设备也可以和多种事件驱动相衔接。而事件驱动和设备驱动则由输入核心层进行连接，匹配。
上：输入事件驱动层 （打包数据，面向应用）
中：输入核心层 （向下提供注册接口，向上给具体的hander发送数据）
下：输入设备驱动层 （底层驱动，面向硬件）
二、举例分析
应用程序使用input子系统的核心是，对驱动层打包好的数据进行分析。其中打包的数据结构如下：
/*
* The event structure itself
*/
struct input_event {
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
};
一个设备驱动可能对应两个设备驱动，比如鼠标既可以对应mouse，也可以对应event。
event事件设备驱动程序是通用的，可以包括所有类型的输入设备，也是目前的主流，我们就以它为例分析。
应用层操作驱动有2条路：/dev目录下的设备文件，/sys目录下的属性文件。两个效果是一样的，用那个都可以。
2.1、应用举例
先写一个简单的应用程序。
其作用是，读电脑鼠标的数据并打印出来。
#include <linux/input.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#define INPUT_MOUSE "/dev/input/event3" /* 电脑的键盘 */
#define INPUT_KEY "/dev/input/event1" /* 电脑的鼠标 */
int main(void)
{
int fd = -1, ret = -1;
struct input_event ev;
fd = open(INPUT_MOUSE , O_RDONLY); /* 打开鼠标的设备文件 */
if(fd < 0)
{
perror("open");
return -1;
}
while(1)
{
memset(&ev, 0, sizeof(struct input_event));
ret = read(fd, &ev, sizeof(struct input_event)); /* 读鼠标（会阻塞） */
if(ret != sizeof(struct input_event))
{
perror("read");
close(fd);
return -1;
}
/* 打印读到的键值 */
printf("--------------------\n");
printf("type = %u.\n", ev.type);
printf("code = %u.\n", ev.code);
printf("value = %u.\n", ev.value);
}
return 0;
}
下面是移动打印出来的数据。
--------------------
type = 2. /* 相对坐标设备（鼠标） */
code = 0. /* x轴 */
value = 1. /* 位移方向 */
--------------------
type = 2. /* 相对坐标设备（鼠标） */
code = 1. /* y轴 */
value = 1. /* 位移方向 */
--------------------
type = 0. /* 同步包 */
code = 0.
value = 0.
--------------------
type = 2.
code = 0.
value = 1.
--------------------
type = 2.
code = 1.
value = 1.
--------------------
type = 0.
code = 0.
value = 0.
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