如何使用Linux系統(tǒng)下的輸入設(shè)備進行應(yīng)用編程

今天主要來聊一聊，如何使用Linux系統(tǒng)下的輸入設(shè)備進行應(yīng)用編程。

第一：什么是輸入設(shè)備

先來了解一下什么是輸入設(shè)備（稱為input設(shè)備），常見的輸入設(shè)備有鼠標、鍵盤、觸摸屏、遙控器、畫圖板等，用戶通過輸入設(shè)備與系統(tǒng)進行交互。

由上面可知，輸入設(shè)備種類非常多，那么Linux系統(tǒng)如何管理呢？Linux系統(tǒng)為了統(tǒng)一管理這些輸入設(shè)備，實現(xiàn)了一套能夠兼容所有輸入設(shè)備的框架，那么這個框架就是input子系統(tǒng)。驅(qū)動開發(fā)人員基于input子系統(tǒng)開發(fā)輸入設(shè)備的驅(qū)動程序，input子系統(tǒng)可以屏蔽硬件的差異，向應(yīng)用層提供一套統(tǒng)一的接口。

基于input子系統(tǒng)注冊成功的輸入設(shè)備，都會在/dev/input目錄下生產(chǎn)對應(yīng)的設(shè)備節(jié)點（設(shè)備文件），設(shè)備文件節(jié)點名稱通常為eventX()(X表示一個數(shù)字編號0,1,2,3,等)，譬如/dev/input/event0、/dev/input/event1、/dev/input/event2 等，通過讀取這些設(shè)備節(jié)點可以獲取輸入設(shè)備上報的數(shù)據(jù)。

第二：讀取數(shù)據(jù)的流程

如果我們要讀取觸摸屏的數(shù)據(jù)，假設(shè)觸摸屏設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備節(jié)點為/dev/input/event0,那么數(shù)據(jù)讀取流程如下：

1、應(yīng)用程序打開/dev/input/event0設(shè)備文件。

2、應(yīng)用程序發(fā)去讀操作（譬如調(diào)用read），如果沒有數(shù)據(jù)可讀則會進入休眠（阻塞I/O情況下）。

3、當有數(shù)據(jù)可讀時，應(yīng)用程序會被喚醒，讀操作獲取到數(shù)據(jù)返回。

4、應(yīng)用程序?qū)ψx取到的數(shù)據(jù)進行解析。

當無數(shù)據(jù)可讀時，程序會進入休眠狀態(tài)（也就是阻塞），譬如應(yīng)用程序讀觸摸屏數(shù)據(jù)，如果當前并沒有去觸碰觸摸屏，自然是無數(shù)據(jù)可讀。當我們用手指觸摸觸摸屏或者在屏上滑動時，此時就會產(chǎn)生觸摸數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序就有數(shù)據(jù)可讀了，應(yīng)用程序會被喚醒，成功讀取到數(shù)據(jù)。那么對于其它輸入設(shè)備亦是如此，無數(shù)據(jù)可讀時應(yīng)用程序會進入休眠狀態(tài)（阻塞式 I/O 方式下），當有數(shù)據(jù)可讀時才會被喚醒。

第三：應(yīng)用程序該如何解析

應(yīng)用程序打開輸入設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備文件，向其發(fā)起讀操作，那么這個讀操作獲取到的是什么樣的數(shù)據(jù)呢？其實每一次read操作獲取的都是一個struct input_event結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)體定義在頭文件中，它的定義如下：

structinput_event{
structtimeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32value;
};

結(jié)構(gòu)體中的time成員變量是一個struct timeval類型的變量，該結(jié)構(gòu)體在前面給大家介紹過，內(nèi)核會記錄每個上報的事件及發(fā)生的時間，并通過變量 time 返回給應(yīng)用程序。時間參數(shù)通常不是那么重要，而其它3 個成員變量 type、code、value 更為重要。

type:用于描述發(fā)生了哪一種類型的事件，Linux系統(tǒng)所支持的輸入事件類型如下所示：

#define EV_SYN 0x00 //同步類事件，用于同步事件
#define EV_KEY 0x01 //按鍵類事件
#define EV_REL 0x02 //相對位移類事件(譬如鼠標)
#define EV_ABS 0x03 //絕對位移類事件(譬如觸摸屏)
#define EV_MSC 0x04 //其它雜類事件

以上這些宏定義也是在頭文件中，所以在有應(yīng)用程序中需要包含該頭文件：一種輸入設(shè)備通?？梢援a(chǎn)生多種不同類型的事件，譬如點擊鼠標按鍵（左鍵、右鍵，或鼠標上的其他按鍵）時會上報按鍵類事件，移動鼠標時則會上報相對位移類事件。

code:code表示該類事件中的哪一個具體事件，以上列舉的每一種事件類型中都包含一系列具體事件，譬如一個鍵盤通常有很多按鍵，譬如字母A、B、C、D或者數(shù)字1、2、3、4等，而code變量則告知應(yīng)用程序是哪一個按鍵發(fā)生了輸入事件。每一種事件類型包含多種不同的事件，譬如按鍵類事件；

#define KEY_RESERVED 0
#define KEY_ESC 1 //ESC 鍵
#define KEY_1 2 //數(shù)字 1 鍵
#define KEY_2 3 //數(shù)字 2 鍵
#define KEY_TAB 15 //TAB 鍵
#define KEY_Q 16 //字母 Q 鍵
#define KEY_W 17 //字母 W 鍵
#define KEY_E 18 //字母 E 鍵
#define KEY_R 19 //字母 R 鍵

相對位移事件

#define REL_X 0x00 //X 軸
#define REL_Y 0x01 //Y 軸
#define REL_Z 0x02 //Z 軸
#define REL_RX 0x03
#define REL_RY 0x04

絕對位移事件

觸摸屏設(shè)備是一種絕對位移設(shè)備，它能產(chǎn)生絕對位移事件；譬如對于觸摸屏來說，一個觸摸點所包含的信息可能有多種，譬如觸摸點的X軸坐標、Y軸坐標、Z軸坐標，按壓大小以及接觸面積等，所以code變量告知應(yīng)用程序當前上報的是觸摸點的哪一種信息。

#define ABS_X 0x00 //X 軸
#define ABS_Y 0x01 //Y 軸
#define ABS_Z 0x02 //Z 軸
#define ABS_RX 0x03
#define ABS_RY 0x04
#define ABS_RZ 0x05
#define ABS_THROTTLE 0x06
#define ABS_RUDDER 0x07
#define ABS_WHEEL 0x08
#define ABS_GAS 0x09

以上除了列舉出來的之外，還有很多，大家可以預(yù)覽頭文件。

value:內(nèi)核每次上報事件都會向應(yīng)用層發(fā)送一個數(shù)據(jù)value，對value值的解釋隨著code的變化而變化。譬如對于按鍵事件（type=1）來說，如果code=2(鍵盤上的數(shù)字鍵1，也就是KEY_1)，那么如果value等于1，則表示KEY_1鍵按下；value等于0表示KEY_1鍵松開，如果value等于2則表示KEY_1鍵長按。在絕對位移事件中（type=3），如果 code=0（觸摸點 X 坐標 ABS_X），那么 value 值就等于觸摸點的 X 軸坐標值；同理，如果 code=1（觸摸點 Y 坐標 ABS_Y），此時value 值便等于觸摸點的 Y 軸坐標值；所以對 value 值的解釋需要根據(jù)不同的 code 值而定！

第四：數(shù)據(jù)同步方法

應(yīng)用程序讀取輸入設(shè)備上報的數(shù)據(jù)時，一次 read 操作只能讀取一個 struct input_event 類型數(shù)據(jù)，譬如對于觸摸屏來說，一個觸摸點的信息包含了 X 坐標、Y 坐標以及其它信息，對于這樣情況，應(yīng)用程序需要執(zhí)行多次 read 操作才能把一個觸摸點的信息全部讀取出來，這樣才能得到觸摸點的完整信息。那么應(yīng)用程序如何得知本輪已經(jīng)讀取到完整的數(shù)據(jù)了呢？其實這就是通過同步事件來實現(xiàn)的，內(nèi)核將本輪需要上報、發(fā)送給接收者的數(shù)據(jù)全部上報完畢后，接著會上報一個同步事件，以告知應(yīng)用程序本輪數(shù)據(jù)已經(jīng)完整、可以進行同步了。

所有的輸入設(shè)備都需要上報同步事件通常是SYN_REPORT,而value值通常為0。

第五：讀取struct input_event數(shù)據(jù)代碼實現(xiàn)

對輸入設(shè)備調(diào)用read()會讀取到一個struct input_event類型數(shù)據(jù)。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
 struct input_event in_ev = {0};
 int fd = -1;
  /* 校驗傳參 */
 if (2 != argc) {
 fprintf(stderr, "usage: %s 
", argv[0]);
 exit(-1);
 }
 /* 打開文件 */
 if (0 > (fd = open(argv[1], O_RDONLY))) {
 perror("open error");
 exit(-1);
 }
 for ( ; ; ) {
 /* 循環(huán)讀取數(shù)據(jù) */
 if (sizeof(struct input_event) !=
 read(fd, &in_ev, sizeof(struct input_event))) {
 perror("read error");
 exit(-1);
 }
 printf("type:%d code:%d value:%d
",
 in_ev.type, in_ev.code, in_ev.value);
 }
}

分析：該案件是，在出廠系統(tǒng)中，該案件驅(qū)動基于input子系統(tǒng)而實現(xiàn)，所以在/dev/input目錄下存在KEY0的設(shè)備節(jié)點，具體是哪個設(shè)備節(jié)點，可以查看/proc/bus/input/devices文件得知。

執(zhí)行結(jié)果如下：

程序運行后，執(zhí)行按下 KEY0、松開 KEY0 等操作，終端將會打印出相應(yīng)的信息，如上圖所示。

第一行中 type 等于 1，表示上報的是按鍵事件 EV_KEY，code=114，打開 input-event-codes.h 頭文件進行查找，可以發(fā)現(xiàn) cpde=114 對應(yīng)的是鍵盤上的 KEY_VOLUMEDOWN 按鍵，這個開發(fā)板出廠系統(tǒng)已經(jīng)配置好的。而 value=1 表示按鍵按下，所以整個第一行的意思就是按鍵 KEY_VOLUMEDOWN被按下。

第二行，表示上報了 EV_SYN 同步類事件（type=0）中的 SYN_REPORT 事件（code=0），表示本輪數(shù)據(jù)已經(jīng)完整、報告同步。

第三行，type 等于 1，表示按鍵類事件，code 等于 114、value 等于 0，所以表示按鍵 KEY_VOLUMEDOWN被松開。

第四行，又上報了同步事件。

所以整個上面 4 行的打印信息就是開發(fā)板上的 KEY0 按鍵被按下以及松開這個過程，內(nèi)核所上報的事件以及發(fā)送給應(yīng)用層的數(shù)據(jù) value。我們試試長按按鍵 KEY0，按住不放，如下所示：

可以看到上報按鍵事件時，對應(yīng)的 value 等于 2，表示長按狀態(tài)。

總結(jié)：使用好標準的輸入設(shè)備系統(tǒng)，對實現(xiàn)輸入功能具有重要意義。

審核編輯：郭婷