Linux 下Input系统应用编程实战

什么是input子系统?不管是什么操作系统,都有一个程序是用于管理各种输入设备的,打个比方,生活中使用的电脑键盘、鼠标就是输入设备,小到日常生活中无可避免的智能手机,智能手机上的触摸屏,按键也是输入社备。那么操作系统是怎么管理这些输入设备的呢?这里还是以最常用的操作系统Linux来进行讲解

在Linux内核中,有非常多的子系统,用于管理很多设备,比如显示系统,输入子系统,音频子系统,电源管理子系统,时钟管理子系统等等,本节我们重点关注Linux下的输入子系统。输入子系统是 Linux内核用于管理各种输入设备 (键盘,鼠标,遥控杆,书写板等等 )的部分,用户通过输入子系统进行内核,命令行,图形接口之间的交换。

输入子系统在内核里实现,因为设备经常要通过特定的硬件接口被访问 (例如串口, ps/2, usb等等 ),这些硬件接口由内核保护和管理。内核给用户导出一套固定的硬件无关的 input API,供用户空间程序使用。

在Linux的输入子系统中,分三块进行管理,分别是: input core(输入系统核心层), drivers(输入系统驱动层)和 event handlers(输入系统事件层),如此说来感觉太抽象,我们来看图4-5-9就清楚了。

先从应用程序的角度来认识下input子系统,在此可以从以下这个文件可以看到对应的设备。打开Linux终端,然后输入cat /proc/bus/input/devices可以看到类似以下的内容。

1I: Bus=0003 Vendor=046d Product=c018 Version=0111
2N: Name=" USB Optical Mouse"
3P: Phys=usb-0000:00:1d.1-2/input0
4S: Sysfs=/class/input/input24
5U: Uniq=
6H: Handlers=mouse1 event2
7B: EV=7
8B: KEY=70000 0 0 0 0 0 0 0 0
9B: REL=103

这些devices主要是用来描述注册在input子系统的一些设备文件,可能有鼠标,键盘,触摸屏,重力传感器,温度传感器等等的设备,写驱动的时候,通过内核提供的input设备注册设备相关的接口后,这些信息都会保存到对应的文件里去。

那我们如何来描述这样的一个设备呢?Linux系统为我们提供了这个输入系统操作相关的头文件:#include <linux/input.h>

在这个文件中,我们可以找到这个结构体:

1//用于描述一个输入事件
2struct input_event {
3    struct timeval time;
4    __u16 type;
5    __u16 code;
6    __s32 value;
7};

在这其中,我们看到input_event这个结构体中还有一个结构体描述:struct timeval time;

先来解读下这个结构体的含义:

struct timeval结构体在time.h中的定义如下

1struct timeval
2{
3__time_t tv_sec;        /* Seconds. */
4__suseconds_t tv_usec;    /*Microseconds. */
5};

其中,tv_sec为Epoch到创建struct timeval时的秒数,tv_usec为微秒数,即秒后面的零头。type域显示了被报告事件的类型,例如,一个 key press或者 button press, relative motion(比如移动鼠标 )或者 absolute motion(比如移动游戏杆 ); code域告诉你是哪一个key或者坐标轴在被操作; value域告诉你现在的状态或者运动情况是什么。

那么,最主要的事件有以下三种:相对事件(例如鼠标),绝对事件(例如触摸屏),键盘事件

例如:我们说说鼠标,我们在移动鼠标的时候鼠标就是一个相对事件,所以type的类型也就是底层上报给用户的事件为相对事件类型,那么code表示的就是相对于鼠标当前的位置的X或者Y的坐标,value也就是相对于当前的位置偏移多少。

事件类型(type)在input.h主要有以下:

 1/*
 2 * Event types
 3 */
 4#define EV_SYN            0x00     //同步事件,就是将结果上报给系统的过程
 5#define EV_KEY            0x01     //按键事件
 6#define EV_REL            0x02     //相对事件
 7#define EV_ABS            0x03     //绝对事件
 8本节,我们来实现一个input控制鼠标的应用程序。所以还会用到以下事件:
 9/*
10 * Relative axes
11 */
12//在这里,我们暂时只会用REL_X和REL_Y这两个参数
13#define REL_X            0x00    //相对X坐标
14#define REL_Y            0x01    //相对Y坐标

那么value,就是选择具体的type,具体的code以后所反应出来的值,鼠标就是相对于当前X或者相对于当前Y的值。

我们可以使用cat命令来测试当前的鼠标事件到底属于哪一个事件节点,如图4-5-10所示:

只需切换到/dev/input下,找到对应的事件节点,然后使用cat eventx(事件节点),然后移动鼠标就可以看到数据打印啦,但是这些数据我们显然是看不懂的,但我们可以使用一个测试程序将鼠标的值读出来。

接下来,我们来看一下如何来读取鼠标事件,写一段代码测试一下: mouse.c

 1#include <stdio.h>
 2#include <linux/input.h>
 3#include <unistd.h>
 4#include <stdlib.h>
 5#include <fcntl.h>
 6/*
 7struct input_event {
 8        struct timeval time;
 9        __u16 type;
10        __u16 code;
11        __s32 value;
12};
13*/
14/*
15Event types
16#define EV_SYN                  0x00
17#define EV_KEY                  0x01
18#define EV_REL                  0x02
19#define EV_ABS                  0x03
20*/
21/*
22 Relative axes
23#define REL_X                   0x00
24#define REL_Y                   0x01
25#define REL_Z                   0x02
26#define REL_MAX                 0x0f
27#define REL_CNT                 (REL_MAX+1)
28*/
29//event8  mouse
30//event9  keyboard
31int main(void)
32{
33    //1、定义一个结构体变量用来描述input事件
34    struct input_event event_mouse ;
35    //2、打开input设备的事件节点我的电脑对应的鼠标事件的节点是event3
36//读者的电脑的设备节点可能和我的不一样,可以使用cat命令去获取,然后
37//不断尝试
38    int fd = open("/dev/input/event4",O_RDWR);
39    int value ;
40    int type ;
41    int buffer[10]={0};
42    if(-1 == fd){
43        printf("open mouse event fair!\n");
44        return -1 ;
45    }   
46    while(1){
47        //3、读事件
48        read(fd ,&event_mouse ,sizeof(event_mouse));
49        //4、判断事件类型,并打印键码
50        switch(event_mouse.type){
51            //同步事件
52            case EV_SYN:
53                 printf("sync!\n");
54                 break ;
55            case EV_REL:
56            //鼠标事件,XY相对位移
57            //code表示相对位移X或者Y,当判断是X时,打印X的相对位移value
58            //当判断是Y时,打印Y的相对位移value
59            if(event_mouse.code == REL_X){ 
60                 printf("event_mouse.code_X:%d\n",event_mouse.code);    
61                 printf("event_mouse.value_X:%d\n",event_mouse.value);  
62            }
63            if(event_mouse.code == REL_Y){
64                 printf("event_mouse.code_Y:%d\n",event_mouse.code);    
65                 printf("event_mouse.value_Y:%d\n",event_mouse.value);  
66            }
67            defalut:
68            break ;
69        }
70    }   
71    return 0 ;
72}

运行结果,如图4-5-11所示。

当我们不断移动鼠标的时候,这些值将会被打印出来。

请思考一个问题,既然我们移动鼠标能够打印数值,那我们能不能够写一个程序控制鼠标自动移动呢?那肯定是可以的,下面我们就让鼠标自己来画一个正方形,上代码:

 1#include <stdio.h>
 2#include <linux/input.h>
 3#include <unistd.h>
 4#include <stdlib.h>
 5#include <fcntl.h>
 6
 7//event8  mouse
 8//event9  keyboard
 9int main(void)
10{
11    //1、定义一个结构体变量用来描述input事件
12    struct input_event event_mouse ;
13    //2、打开input设备的事件节点  我的电脑鼠标事件的节点是event3
14    int fd = open("/dev/input/event3",O_RDWR);
15    int value ;
16    int type ;
17    int i ;
18    int buffer[10]={0};
19    if(-1 == fd){
20        printf("open mouse event fair!\n");
21        return -1 ;
22    }   
23    while(1){
24        //3、写事件
25        for(i = 0 ; i < 20 ; i++){
26           event_mouse.type = EV_REL ; 
27           event_mouse.code = REL_X ;
28           event_mouse.value = i ;  
29           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
30           event_mouse.code = 0 ;
31           event_mouse.value = 0;
32           event_mouse.type = EV_SYN ;
33           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
34           usleep(50000);
35        }
36        for(i = 0 ; i < 20 ; i++){
37           event_mouse.type = EV_REL ; 
38           event_mouse.code = REL_Y ;
39           event_mouse.value = i ;  
40           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
41           event_mouse.code = 0 ; 
42           event_mouse.value = 0 ;
43           event_mouse.type = EV_SYN ;
44           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
45           usleep(50000);
46        }
47        for(i = 0 ; i > -20 ; i--){
48           event_mouse.type = EV_REL ; 
49           event_mouse.code = REL_X ;
50           event_mouse.value = i ;  
51           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
52           event_mouse.code = 0 ;
53           event_mouse.value = 0;
54           event_mouse.type = EV_SYN ;
55           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
56           usleep(50000);
57        }
58        for(i = 0 ; i > -20 ; i--){
59           event_mouse.type = EV_REL ; 
60           event_mouse.code = REL_Y ;
61           event_mouse.value = i ;  
62           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
63           event_mouse.code = 0 ; 
64           event_mouse.value = 0 ;
65           event_mouse.type = EV_SYN ;
66           write(fd,&event_mouse,sizeof(event_mouse));         
67           usleep(50000);
68        }
69
70    }   
71    return 0 ;
72}

执行效果读者自行验证!

接下来我们再写一个案例,在Tiny4412平台上获取电容屏的坐标值。

触摸屏上报坐标值的事件属于绝对事件,也就是,触摸的坐标点X和Y会在屏幕的分辨率范围内上报一个绝对的坐标(X,Y)。

那么上报对于的类型(type)如下:EV_ABS

对于的code如下:

绝对于X:

ABS_MT_POSITION_X

绝对于Y:

ABS_MT_POSITION_Y

我用了一个程序获取了屏幕的分辨率,得知分辨率宽为480,高为800。

首先,写这个程序时,我通过adb进到Android根目录,然后用getevent -p查到触摸屏的事件节点为event0,同时也知道触摸屏是一个绝对事件,如下:

接下来,我在Android5.0的源代码external目录下创建了如下目录:Getft5x0x_Test

该目录下有如下两个文件文件:

Android.mk Get_ft5x0x_tp.c

(1)先看Android.mk

 1LOCAL_PATH := $(call my-dir)
 2include $(CLEAR_VARS)
 3LOCAL_MODULE_TAGS := eng
 4LOCAL_SHARED_LIBRARIES += libcutils libutils
 5#LOCAL_STATIC_LIBRARIES += libz libstdc++ libpng libvtpng
 6LOCAL_STATIC_LIBRARIES += libz libstdc++ libpng
 7
 8LOCAL_SRC_FILES := Get_ft5x0x_tp.c
 9LOCAL_MODULE := ft5x0x_tp
10include $(BUILD_EXECUTABLE)

(2)Get_ft5x0x_tp.c

 1#include <ctype.h>
 2#include <errno.h>
 3#include <fcntl.h>
 4#include <getopt.h>
 5#include <limits.h>
 6#include <linux/input.h>
 7#include <stdio.h>
 8#include <stdlib.h>
 9#include <string.h>
10#include <sys/stat.h>
11#include <sys/types.h>
12#include <time.h>
13#include <unistd.h>
14#include <dirent.h>
15#include <inttypes.h>
16#include <errno.h>
17//ft5x0x_ts触摸屏事件初始化
18int touch_fd = -1 ;
19int ft5x0x_ts__init(void)
20{
21    touch_fd = open("/dev/input/event0", O_RDONLY);
22    if (touch_fd < 0)
23    {
24        printf("open /dev/input/event0 failed\n");
25        return -1;
26    }
27    return 0;
28}
29
30//获取ft5x0x_ts触摸屏上的坐标点
31int Get_ft5x0x_ts_postion(int *x, int *y)
32{
33    int touch_ret = -1 ;    
34    //1、定义一个结构体变量用来描述ft5x0x触摸屏事件  
35    struct input_event ft5x0x_ts ;  
36
37    //2、读事件  
38    touch_ret = read(touch_fd ,&ft5x0x_ts ,sizeof(ft5x0x_ts));  
39    if(touch_ret < 0){
40    printf("read touch fair!\n");
41    }
42    //3、判断事件类型
43    switch(ft5x0x_ts.type)
44    {  
45    case EV_SYN:  
46             break ;  
47        case EV_ABS:  
48             if(ft5x0x_ts.code == ABS_MT_POSITION_X){   
49        *x = ft5x0x_ts.value ;
50             }  
51             if(ft5x0x_ts.code == ABS_MT_POSITION_Y){  
52        *y = ft5x0x_ts.value ;
53             }  
54        defalut:  
55        break ;  
56    }         
57    return 0;
58}
59
60
61int main(int argc, char **argv)
62{
63    int tp_ret ;
64    int ft5x0x_x = 0;
65    int ft5x0x_y = 0; 
66    tp_ret = ft5x0x_ts__init();
67    if(-1 == tp_ret){
68    printf("tp init fair!\n");
69    return -1 ;
70    }
71    printf("tp init success!\n");
72    while(1)
73    {    //获取屏幕上的绝对坐标点
74     Get_ft5x0x_ts_postion(&ft5x0x_x,&ft5x0x_y);
75     printf("ft5x0x_x:%d     ft5x0x_y:%d\n",ft5x0x_x,ft5x0x_y);
76     usleep(100);
77    }    
78    return 0;
79}

编写万makefile还有.c程序后:

我们切换到Android的根目录下:

用以下命令编译这个程序:

使用m,mm,mmm命令之前一定要先:

执行:source和lunch这两个步骤,如下:

 1root@morixinguan:/work/android-5.0.2# source build/envsetup.sh 
 2including device/samsung/manta/vendorsetup.sh
 3including device/moto/shamu/vendorsetup.sh
 4including device/friendly-arm/tiny4412/vendorsetup.sh
 5including device/generic/mini-emulator-x86_64/vendorsetup.sh
 6including device/generic/mini-emulator-armv7-a-neon/vendorsetup.sh
 7including device/generic/mini-emulator-mips/vendorsetup.sh
 8including device/generic/mini-emulator-arm64/vendorsetup.sh
 9including device/generic/mini-emulator-x86/vendorsetup.sh
10including device/asus/deb/vendorsetup.sh
11including device/asus/fugu/vendorsetup.sh
12including device/asus/grouper/vendorsetup.sh
13including device/asus/tilapia/vendorsetup.sh
14including device/asus/flo/vendorsetup.sh
15including device/lge/hammerhead/vendorsetup.sh
16including device/lge/mako/vendorsetup.sh
17including sdk/bash_completion/adb.bash
18root@morixinguan:/work/android-5.0.2# lunch 
19
20You're building on Linux
21
22Lunch menu... pick a combo:
23     1. aosp_arm-eng
24     2. aosp_arm64-eng
25     3. aosp_mips-eng
26     4. aosp_mips64-eng
27     5. aosp_x86-eng
28     6. aosp_x86_64-eng
29     7. aosp_manta-userdebug
30     8. aosp_shamu-userdebug
31     9. full_tiny4412-userdebug
32     10. full_tiny4412-eng
33     11. mini_emulator_x86_64-userdebug
34     12. m_e_arm-userdebug
35     13. mini_emulator_mips-userdebug
36     14. mini_emulator_arm64-userdebug
37     15. mini_emulator_x86-userdebug
38     16. aosp_deb-userdebug
39     17. full_fugu-userdebug
40     18. aosp_fugu-userdebug
41     19. aosp_grouper-userdebug
42     20. aosp_tilapia-userdebug
43     21. aosp_flo-userdebug
44     22. aosp_hammerhead-userdebug
45     23. aosp_mako-userdebug
46
47Which would you like? [aosp_arm-eng] 20
48
49============================================
50PLATFORM_VERSION_CODENAME=REL
51PLATFORM_VERSION=5.0.2
52TARGET_PRODUCT=aosp_tilapia
53TARGET_BUILD_VARIANT=userdebug
54TARGET_BUILD_TYPE=release
55TARGET_BUILD_APPS=
56TARGET_ARCH=arm
57TARGET_ARCH_VARIANT=armv7-a-neon
58TARGET_CPU_VARIANT=cortex-a9
59TARGET_2ND_ARCH=
60TARGET_2ND_ARCH_VARIANT=
61TARGET_2ND_CPU_VARIANT=
62HOST_ARCH=x86_64
63HOST_OS=linux
64HOST_OS_EXTRA=Linux-4.8.0-46-generic-x86_64-with-Ubuntu-16.04-xenial
65HOST_BUILD_TYPE=release
66BUILD_ID=LRX22G
67OUT_DIR=out
68============================================
69
70root@morixinguan:/work/android-5.0.2# 

接下来,编译程序:

mmm external/Getft5x0x_Test/

然后我们看到以下显示:

这个二进制生成的绝对路径是在out目录下,我们需要ft5x0x_tp这个文件,这个名字就是上面Android.mk里面对应的:

LOCAL_MODULE := ft5x0x_tp

Install: out/target/product/tiny4412/system/bin/ft5x0x_tp

将这个文件拷贝到当前目录下:

cp out/target/product/tiny4412/system/bin/ft5x0x_tp .

然后,用USB线连接你的开发板,然后用adb命令将ft5x0x_tp push到system/bin/目录下,这个目录是Android的根文件系统下的一个命令,很多命令都在这个目录下。

如果没有安装adb,可以apt-get install adb 安装adb

adb push完毕以后:

我们在终端: adb shell切换到根目录下:

执行ft5x0x_tp这个bin文件,然后我们触摸触摸屏,如下,坐标值打印出来了。

原文发布于微信公众号 - 嵌入式开发圈(gh_d6ff851b4069)

原文发表时间:2019-05-02

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