第五十八章Linux INPUT子系統實
按鍵、滑鼠、鍵盤、觸控螢幕等都屬於輸入(input)設備，Linux內核為此專門做了一個叫做input子系統的框架來處理輸入事件。輸入設備本質上還是字符設備，只是在此基礎上套上了input框架，用戶只需要負責上報輸入事件，比如按鍵值、坐標等信息，input核心層負責處理這些事件。本章我們就來學習一下Linux內核中的input子系統。
58.1 input子系統
58.1.1input子系統簡介
input就是輸入的意思，因此input子系統就是管理輸入的子系統，和pinctrl和gpio子系統一樣，都是Linux內核針對某一類設備而創建的框架。比如按鍵輸入、鍵盤、滑鼠、觸控螢幕等等這些都屬於輸入設備，不同的輸入設備所代表的含義不同，按鍵和鍵盤就是代表按鍵信息，滑鼠和觸控螢幕代表坐標信息，因此在應用層的處理就不同，對於驅動編寫者而言不需要去關心應用層的事情，我們只需要按照要求上報這些輸入事件即可。為此input子系統分為input驅動層、input核心層、input事件處理層，最終給用戶空間提供可訪問的設備節點，input子系統框架如圖58.1.1.1所示：
圖58.1.1.1 input子系統結構圖
圖58.1.1中左邊就是最底層的具體設備，比如按鍵、USB鍵盤/滑鼠等，中間部分屬於Linux內核空間，分為驅動層、核心層和時間層，最右邊的就是用戶空間，所有的輸入設備以文件的形式供用戶應用程式使用。可以看出input子系統用到了我們前面講解的驅動分層模型，我們編寫驅動程序的時候只需要關注中間的驅動層、核心層和事件層，這三個層的分工如下：
驅動層：輸入設備的具體驅動程序，比如按鍵驅動程序，向內核層報告輸入內容。
核心層：承上啟下，為驅動層提供輸入設備註冊和操作接口。通知事件層對輸入事件進行處理。
事件層：主要和用戶空間進行交互。
58.1.2input驅動編寫流程
input核心層會向Linux內核註冊一個字符設備，大家找到drivers/input/input.c這個文件，input.c就是input輸入子系統的核心層，此文件裡面有如下所示代碼：
示例代碼58.1.2.1 input核心層創建字符設備過程
1767struct class input_class ={
1768.name ="input",
1769.devnode =input_devnode,
1770};
......
2414staticint __init input_init(void)
2415{
2416int err;
2417
2418 err = class_register(&input_class);
2419if(err){
2420 pr_err("unable to register input_dev class\n");
2421returnerr;
2422}
2423
2424 err =input_proc_init();
2425if(err)
2426gotofail1;
2427
2428 err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR,0),
2429 INPUT_MAX_CHAR_DEVICES,"input");
2430if(err){
2431 pr_err("unable to register char major %d",INPUT_MAJOR);
2432gotofail2;
2433}
2434
2435return0;
2436
2437 fail2:input_proc_exit();
2438 fail1:class_unregister(&input_class);
2439returnerr;
2440}
第2418行，註冊一個input類，這樣系統啟動以後就會在/sys/class目錄下有一個input子目錄，如圖58.1.2.1所示：
圖58.1.2.1input類
第2428~2429行，註冊一個字符設備，主設備號為INPUT_MAJOR，INPUT_MAJOR定義在include/uapi/linux/major.h文件中，定義如下：
#define INPUT_MAJOR 13
因此，input子系統的所有設備主設備號都為13，我們在使用input子系統處理輸入設備的時候就不需要去註冊字符設備了，我們只需要向系統註冊一個input_device即可。
1、註冊input_dev
在使用input子系統的時候我們只需要註冊一個input設備即可，input_dev結構體表示input設備，此結構體定義在include/linux/input.h文件中，定義如下(有省略)：
示例代碼58.1.2.2 input_dev結構體
121struct input_dev {
122constchar*name;
123constchar*phys;
124constchar*uniq;
125struct input_id id;
126
127unsignedlong propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];
128
129unsignedlong evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 事件類型的位圖 */
130unsignedlong keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按鍵值的位圖 */
131unsignedlong relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相對坐標的位圖 */
132unsignedlong absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 絕對坐標的位圖 */
133unsignedlong mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 雜項事件的位圖 */
134unsignedlong ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /*LED相關的位圖 */
135unsignedlong sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];/* sound有關的位圖 */
136unsignedlong ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 壓力反饋的位圖 */
137unsignedlong swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];/*開關狀態的位圖 */
......
189bool devres_managed;
190};
第129行，evbit表示輸入事件類型，可選的事件類型定義在include/uapi/linux/input.h文件中，事件類型如下：
示例代碼58.1.2.3 事件類型
#define EV_SYN 0x00 /* 同步事件 */
#define EV_KEY 0x01 /* 按鍵事件 */
#define EV_REL 0x02 /* 相對坐標事件 */
#define EV_ABS 0x03 /* 絕對坐標事件 */
#define EV_MSC 0x04 /* 雜項(其他)事件 */
#define EV_SW 0x05 /* 開關事件 */
#define EV_LED 0x11 /* LED */
#define EV_SND 0x12 /* sound(聲音) */
#define EV_REP 0x14 /* 重複事件 */
#define EV_FF 0x15 /* 壓力事件 */
#define EV_PWR 0x16 /* 電源事件 */
#define EV_FF_STATUS 0x17 /* 壓力狀態事件 */
比如本章我們要使用到按鍵，那麼就需要註冊EV_KEY事件，如果要使用連按功能的話還需要註冊EV_REP事件。
繼續回到示例代碼58.1.2.2中，第129行~137行的evbit、keybit、relbit等等都是存放不同事件對應的值。比如我們本章要使用按鍵事件，因此要用到keybit，keybit就是按鍵事件使用的位圖，Linux內核定義了很多按鍵值，這些按鍵值定義在include/uapi/linux/input.h文件中，按鍵值如下：
示例代碼58.1.2.4 按鍵值
215 #define KEY_RESERVED 0
216 #define KEY_ESC 1
217 #define KEY_1 2
218 #define KEY_2 3
219 #define KEY_3 4
220 #define KEY_4 5
221 #define KEY_5 6
222 #define KEY_6 7
223 #define KEY_7 8
224 #define KEY_8 9
225 #define KEY_9 10
226 #define KEY_0 11
......
794 #define BTN_TRIGGER_HAPPY39 0x2e6
795 #define BTN_TRIGGER_HAPPY40 0x2e7
我們可以將開發板上的按鍵值設置為示例代碼58.1.2.4中的任意要一個，比如我們本章實驗會將I.MX6U-ALPHA開發板上的KEY按鍵值設置為KEY_0。
在編寫input設備驅動的時候我們需要先申請一個input_dev結構體變量，使用input_allocate_device函數來申請一個input_dev，此函數原型如下所示：
struct input_dev *input_allocate_device(void)
函數參數和返回值含義如下：
參數：無。
返回值：申請到的input_dev。
如果要註銷的input設備的話需要使用input_free_device函數來釋放掉前面申請到的input_dev，input_free_device函數原型如下：
void input_free_device(struct input_dev *dev)
函數參數和返回值含義如下：
dev：需要釋放的input_dev。
返回值：無。
申請好一個input_dev以後就需要初始化這個input_dev，需要初始化的內容主要為事件類型(evbit)和事件值(keybit)這兩種。input_dev初始化完成以後就需要向Linux內核註冊input_dev了，需要用到input_register_device函數，此函數原型如下：
int input_register_device(struct input_dev *dev)
函數參數和返回值含義如下：
dev：要註冊的input_dev 。
返回值：0，input_dev註冊成功；負值，input_dev註冊失敗。
同樣的，註銷input驅動的時候也需要使用input_unregister_device函數來註銷掉前面註冊的input_dev，input_unregister_device函數原型如下：
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
函數參數和返回值含義如下：
dev：要註銷的input_dev 。
返回值：無。
綜上所述，input_dev註冊過程如下：
①、使用input_allocate_device函數申請一個input_dev。
②、初始化input_dev的事件類型以及事件值。
③、使用input_unregister_device函數向Linux系統註冊前面初始化好的input_dev。
④、卸載input驅動的時候需要先使用input_unregister_device函數註銷掉註冊的input_dev，然後使用input_free_device函數釋放掉前面申請的input_dev。input_dev註冊過程示例代碼如下所示：
示例代碼58.1.2.5 input_dev註冊流程
1struct input_dev *inputdev;/* input結構體變量 */
2
3/* 驅動入口函數 */
4staticint __init xxx_init(void)
5{
6 ......
7 inputdev =input_allocate_device(); /* 申請input_dev */
8 inputdev->name ="test_inputdev";/* 設置input_dev名字 */
9
10 /*********第一種設置事件和事件值的方法***********/
11 __set_bit(EV_KEY,inputdev->evbit); /* 設置產生按鍵事件 */
12 __set_bit(EV_REP,inputdev->evbit); /* 重複事件 */
13 __set_bit(KEY_0,inputdev->keybit); /*設置產生哪些按鍵值 */
14 /************************************************/
15
16 /*********第二種設置事件和事件值的方法***********/
17 keyinputdev.inputdev->evbit[0]=BIT_MASK(EV_KEY)|
BIT_MASK(EV_REP);
18 keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)]|=
BIT_MASK(KEY_0);
19 /************************************************/
20
21 /*********第三種設置事件和事件值的方法***********/
22 keyinputdev.inputdev->evbit[0]=BIT_MASK(EV_KEY)|
BIT_MASK(EV_REP);
23 input_set_capability(keyinputdev.inputdev,EV_KEY, KEY_0);
24 /************************************************/
25
26 /* 註冊input_dev */
27 input_register_device(inputdev);
28 ......
29 return0;
30}
31
32/* 驅動出口函數 */
33staticvoid __exit xxx_exit(void)
34{
35 input_unregister_device(inputdev);/* 註銷input_dev */
36 input_free_device(inputdev);/* 刪除input_dev */
37}
第1行，定義一個input_dev結構體指針變量。
第4~30行，驅動入口函數，在此函數中完成input_dev的申請、設置、註冊等工作。第7行調用input_allocate_device函數申請一個input_dev。第10~23行都是設置input設備事件和按鍵值，這裡用了三種方法來設置事件和按鍵值。第27行調用input_register_device函數向Linux內核註冊inputdev。
第33~37行，驅動出口函數，第35行調用input_unregister_device函數註銷前面註冊的input_dev，第36行調用input_free_device函數刪除前面申請的input_dev。
2、上報輸入事件
當我們向Linux內核註冊好input_dev以後還不能高枕無憂的使用input設備，input設備都是具有輸入功能的，但是具體是什麼樣的輸入值Linux內核是不知道的，我們需要獲取到具體的輸入值，或者說是輸入事件，然後將輸入事件上報給Linux內核。比如按鍵，我們需要在按鍵中斷處理函數，或者消抖定時器中斷函數中將按鍵值上報給Linux內核，這樣Linux內核才能獲取到正確的輸入值。不同的事件，其上報事件的API函數不同，我們依次來看一下一些常用的事件上報API函數。
首先是input_event函數，此函數用於上報指定的事件以及對應的值，函數原型如下：
void input_event(struct input_dev *dev,
unsigned int type,
unsigned int code,
int value)
函數參數和返回值含義如下：
dev：需要上報的input_dev。
type:上報的事件類型，比如EV_KEY。
code：事件碼，也就是我們註冊的按鍵值，比如KEY_0、KEY_1等等。
value：事件值，比如1表示按鍵按下，0表示按鍵鬆開。
返回值：無。
input_event函數可以上報所有的事件類型和事件值，Linux內核也提供了其他的針對具體事件的上報函數，這些函數其實都用到了input_event函數。比如上報按鍵所使用的input_report_key函數，此函數內容如下：
例代碼58.1.2.6 input_report_key函數
static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,
unsignedint code,int value)
{
input_event(dev,EV_KEY, code,!!value);
}
從示例代碼58.1.2.6可以看出，input_report_key函數的本質就是input_event函數，如果要上報按鍵事件的話還是建議大家使用input_report_key函數。
同樣的還有一些其他的事件上報函數，這些函數如下所示：
void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_ff_status(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_switch(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_mt_sync(struct input_dev *dev)
當我們上報事件以後還需要使用input_sync函數來告訴Linux內核input子系統上報結束，input_sync函數本質是上報一個同步事件，此函數原型如下所示：
void input_sync(struct input_dev *dev)
函數參數和返回值含義如下：
dev：需要上報同步事件的input_dev。
返回值：無。
綜上所述，按鍵的上報事件的參考代碼如下所示：
示例代碼58.1.2.7 事件上報參考代碼
1 /* 用於按鍵消抖的定時器服務函數 */
2void timer_function(unsignedlong arg)
3{
4 unsignedchar value;
5
6 value = gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 讀取IO值 */
7 if(value ==0){/* 按下按鍵 */
8 /* 上報按鍵值 */
9 input_report_key(inputdev, KEY_0,1); /* 最後一個參數1，按下 */
10 input_sync(inputdev); /* 同步事件 */
11 }else{/* 按鍵鬆開 */
12 input_report_key(inputdev, KEY_0,0); /* 最後一個參數0，鬆開 */
13 input_sync(inputdev); /* 同步事件 */
14 }
15}
第6行，獲取按鍵值，判斷按鍵是否按下。
第9~10行，如果按鍵值為0那麼表示按鍵被按下了，如果按鍵按下的話就要使用input_report_key函數向Linux系統上報按鍵值，比如向Linux系統通知KEY_0這個按鍵按下了。
第12~13行，如果按鍵值為1的話就表示按鍵沒有按下，是鬆開的。向Linux系統通知KEY_0這個按鍵沒有按下或鬆開了。
58.1.3 input_event結構體
Linux內核使用input_event這個結構體來表示所有的輸入事件，input_envent結構體定義在include/uapi/linux/input.h文件中，結構體內容如下：
示例代碼58.1.3.1 input_event結構體
24struct input_event {
25 struct timeval time;
26 __u16 type;
27 __u16 code;
28 __s32 value;
29};
我們依次來看一下input_event結構體中的各個成員變量：
time：時間，也就是此事件發生的時間，為timeval結構體類型，timeval結構體定義如下：
示例代碼58.1.3.2 timeval結構體
1typedeflong __kernel_long_t;
2typedef__kernel_long_t __kernel_time_t;
3typedef__kernel_long_t __kernel_suseconds_t;
4
5struct timeval {
6 __kernel_time_t tv_sec;/* 秒 */
7 __kernel_suseconds_t tv_usec;/* 微秒 */
8};
從示例代碼58.1.3.2可以看出，tv_sec和tv_usec這兩個成員變量都為long類型，也就是32位，這個一定要記住，後面我們分析event事件上報數據的時候要用到。
type：事件類型，比如EV_KEY，表示此次事件為按鍵事件，此成員變量為16位。
code：事件碼，比如在EV_KEY事件中code就表示具體的按鍵碼，如：KEY_0、KEY_1等等這些按鍵。此成員變量為16位。
value：值，比如EV_KEY事件中value就是按鍵值，表示按鍵有沒有被按下，如果為1的話說明按鍵按下，如果為0的話說明按鍵沒有被按下或者按鍵鬆開了。
input_envent這個結構體非常重要，因為所有的輸入設備最終都是按照input_event結構體呈現給用戶的，用戶應用程式可以通過input_event來獲取到具體的輸入事件或相關的值，比如按鍵值等。關於input子系統就講解到這裡，接下來我們就以開發板上的KEY0按鍵為例，講解一下如何編寫input驅動。
58.2 硬體原理圖分析
本章實驗硬體原理圖參考15.2小節即可。
58.3實驗程序編寫
本實驗對應的例程路徑為：開發板光碟->2、Linux驅動例程->20_input。
58.3.1 修改設備樹文件
直接使用49.3.1小節創建的key節點即可。
58.3.2 按鍵input驅動程序編寫
新建名為「20_input」的文件夾，然後在20_input文件夾裡面創建vscode工程，工作區命名為「keyinput」。工程創建好以後新建keyinput.c文件，在keyinput.c裡面輸入如下內容：
示例代碼58.3.2.1 keyinput.c文件代碼段
1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
4 #include <linux/ide.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/gpio.h>
9 #include <linux/cdev.h>
10 #include <linux/device.h>
11 #include <linux/of.h>
12 #include <linux/of_address.h>
13 #include <linux/of_gpio.h>
14 #include <linux/input.h>
15 #include <linux/semaphore.h>
16 #include <linux/timer.h>
17 #include <linux/of_irq.h>
18 #include <linux/irq.h>
19 #include <asm/mach/map.h>
20 #include <asm/uaccess.h>
21 #include <asm/io.h>
22/***************************************************************
23 Copyright ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
24文件名 : keyinput.c
25作者 : 左忠凱
26版本 : V1.0
27描述 : Linux按鍵input子系統實驗
28其他 : 無
29論壇 : www.openedv.com
30日誌 : 初版V1.0 2019/8/21 左忠凱創建
31 ***************************************************************/
32 #define KEYINPUT_CNT 1 /* 設備號個數 */
33 #define KEYINPUT_NAME "keyinput" /* 名字 */
34 #define KEY0VALUE 0X01/* KEY0按鍵值 */
35 #define INVAKEY 0XFF/* 無效的按鍵值 */
36 #define KEY_NUM 1 /* 按鍵數量 */
37
38/* 中斷IO描述結構體 */
39struct irq_keydesc {
40int gpio;/* gpio */
41int irqnum;/* 中斷號 */
42unsignedchar value;/* 按鍵對應的鍵值 */
43char name[10];/* 名字 */
44 irqreturn_t (*handler)(int,void*);/* 中斷服務函數 */
45};
46
47/* keyinput設備結構體 */
48struct keyinput_dev{
49 dev_t devid;/* 設備號 */
50struct cdev cdev;/* cdev */
51struct class *class;/* 類 */
52struct device *device;/* 設備 */
53struct device_node *nd;/* 設備節點 */
54struct timer_list timer; /* 定義一個定時器 */
55struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_NUM];/* 按鍵描述數組 */
56unsignedchar curkeynum;/* 當前的按鍵號 */
57struct input_dev *inputdev; /* input結構體 */
58};
59
60struct keyinput_dev keyinputdev;/* key input設備 */
61
62/* @description : 中斷服務函數，開啟定時器，延時10ms，
63 * 定時器用於按鍵消抖。
64 * @param - irq : 中斷號
65 * @param - dev_id : 設備結構。
66 * @return : 中斷執行結果
67 */
68static irqreturn_t key0_handler(int irq,void*dev_id)
69{
70struct keyinput_dev *dev =(struct keyinput_dev *)dev_id;
71
72 dev->curkeynum =0;
73 dev->timer.data =(volatilelong)dev_id;
74 mod_timer(&dev->timer,jiffies + msecs_to_jiffies(10));
75returnIRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
76}
77
78/* @description : 定時器服務函數，用於按鍵消抖，定時器到了以後
79 * 再次讀取按鍵值，如果按鍵還是處於按下狀態就表示按鍵有效。
80 * @param - arg : 設備結構變量
81 * @return : 無
82 */
83void timer_function(unsignedlong arg)
84{
85unsignedchar value;
86unsignedchar num;
87struct irq_keydesc *keydesc;
88struct keyinput_dev *dev =(struct keyinput_dev *)arg;
89
90 num =dev->curkeynum;
91 keydesc =&dev->irqkeydesc[num];
92 value =gpio_get_value(keydesc->gpio); /* 讀取IO值 */
93if(value ==0){ /* 按下按鍵 */
94/* 上報按鍵值 */
95//input_event(dev->inputdev, EV_KEY, keydesc->value, 1);
96 input_report_key(dev->inputdev, keydesc->value,1);/*1，按下*/
97 input_sync(dev->inputdev);
98}else{ /* 按鍵鬆開 */
99//input_event(dev->inputdev, EV_KEY, keydesc->value, 0);
100 input_report_key(dev->inputdev, keydesc->value,0);
101 input_sync(dev->inputdev);
102}
103}
104
105/*
106 * @description : 按鍵IO初始化
107 * @param : 無
108 * @return : 無
109 */
110staticint keyio_init(void)
111{
112unsignedchar i =0;
113char name[10];
114int ret =0;
115
116 keyinputdev.nd =of_find_node_by_path("/key");
117if(keyinputdev.nd==NULL){
118 printk("key node not find!\r\n");
119return-EINVAL;
120}
121
122/* 提取GPIO */
123for(i =0;i < KEY_NUM; i++){
124 keyinputdev.irqkeydesc[i].gpio =of_get_named_gpio(keyinputdev.nd,"key-gpio",i);
125if(keyinputdev.irqkeydesc[i].gpio <0){
126 printk("can't get key%d\r\n",i);
127}
128}
129
130/* 初始化key所使用的IO，並且設置成中斷模式 */
131for(i =0;i < KEY_NUM; i++){
132 memset(keyinputdev.irqkeydesc[i].name,0,sizeof(name));
133 sprintf(keyinputdev.irqkeydesc[i].name,"KEY%d",i);
134 gpio_request(keyinputdev.irqkeydesc[i].gpio,name);
135 gpio_direction_input(keyinputdev.irqkeydesc[i].gpio);
136 keyinputdev.irqkeydesc[i].irqnum =
irq_of_parse_and_map(keyinputdev.nd,i);
137}
138/* 申請中斷 */
139 keyinputdev.irqkeydesc[0].handler =key0_handler;
140 keyinputdev.irqkeydesc[0].value =KEY_0;
141
142for(i =0;i < KEY_NUM; i++){
143 ret =request_irq(keyinputdev.irqkeydesc[i].irqnum,
keyinputdev.irqkeydesc[i].handler,
144 IRQF_TRIGGER_FALLING|IRQF_TRIGGER_RISING,
keyinputdev.irqkeydesc[i].name,&keyinputdev);
145if(ret <0){
146 printk("irq %d request failed!\r\n",
keyinputdev.irqkeydesc[i].irqnum);
147return-EFAULT;
148}
149}
150
151/* 創建定時器 */
152 init_timer(&keyinputdev.timer);
153 keyinputdev.timer.function =timer_function;
154
155/* 申請input_dev */
156 keyinputdev.inputdev = input_allocate_device();
157 keyinputdev.inputdev->name = KEYINPUT_NAME;
158 #if0
159/* 初始化input_dev，設置產生哪些事件 */
160 __set_bit(EV_KEY, keyinputdev.inputdev->evbit);/*按鍵事件 */
161 __set_bit(EV_REP, keyinputdev.inputdev->evbit);/* 重複事件 */
162
163/* 初始化input_dev，設置產生哪些按鍵 */
164 __set_bit(KEY_0, keyinputdev.inputdev->keybit);
165 #endif
166
167 #if0
168 keyinputdev.inputdev->evbit[0]= BIT_MASK(EV_KEY)|
BIT_MASK(EV_REP);
169 keyinputdev.inputdev->keybit[BIT_WORD(KEY_0)]|=
BIT_MASK(KEY_0);
170 #endif
171
172 keyinputdev.inputdev->evbit[0]= BIT_MASK(EV_KEY)|
BIT_MASK(EV_REP);
173 input_set_capability(keyinputdev.inputdev, EV_KEY, KEY_0);
174
175/* 註冊輸入設備 */
176 ret = input_register_device(keyinputdev.inputdev);
177if(ret){
178 printk("register input device failed!\r\n");
179return ret;
180}
181return0;
182}
183
184/*
185 * @description : 驅動入口函數
186 * @param : 無
187 * @return : 無
188 */
189staticint __init keyinput_init(void)
190{
191 keyio_init();
192return0;
193}
194
195/*
196 * @description : 驅動出口函數
197 * @param : 無
198 * @return : 無
199 */
200staticvoid __exit keyinput_exit(void)
201{
202unsigned i =0;
203/* 刪除定時器 */
204 del_timer_sync(&keyinputdev.timer);
205
206/* 釋放中斷 */
207for(i =0;i < KEY_NUM; i++){
208 free_irq(keyinputdev.irqkeydesc[i].irqnum,&keyinputdev);
209}
210/* 釋放input_dev */
211 input_unregister_device(keyinputdev.inputdev);
212 input_free_device(keyinputdev.inputdev);
213}
214
215 module_init(keyinput_init);
216 module_exit(keyinput_exit);
217 MODULE_LICENSE("GPL");
218 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
keyinput.c文件內容其實就是實驗「13_irq」中的imx6uirq.c文件中修改而來的，只是將其中與字符設備有關的內容進行了刪除，加入了input_dev相關的內容，我們簡單來分析一下示例代碼58.3.2.1中的程序。
第57行，在設備結構體中定義一個input_dev指針變量。
第93~102行，在按鍵消抖定時器處理函數中上報輸入事件，也就是使用input_report_key函數上報按鍵事件以及按鍵值，最後使用input_sync函數上報一個同步事件，這一步一定得做！
第156~180行，使用input_allocate_device函數申請input_dev，然後設置相應的事件以及事件碼(也就是KEY模擬成那個按鍵，這裡我們設置為KEY_0)。最後使用input_register_device函數向Linux內核註冊input_dev。
第211~212行，當註銷input設備驅動的時候使用input_unregister_device函數註銷掉前面註冊的input_dev，最後使用input_free_device函數釋放掉前面申請的input_dev。
58.3.3 編寫測試APP
新建keyinputApp.c文件，然後在裡面輸入如下所示內容：
示例代碼58.3.3.1 keyinputApp.c文件代碼段
1 #include "stdio.h"
2 #include "unistd.h"
3 #include "sys/types.h"
4 #include "sys/stat.h"
5 #include "sys/ioctl.h"
6 #include "fcntl.h"
7 #include "stdlib.h"
8 #include "string.h"
9 #include <poll.h>
10 #include <sys/select.h>
11 #include <sys/time.h>
12 #include <signal.h>
13 #include <fcntl.h>
14 #include <linux/input.h>
15/***************************************************************
16 Copyright ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
17文件名 : keyinputApp.c
18作者 : 左忠凱
19版本 : V1.0
20描述 : input子系統測試APP。
21其他 : 無
22使用方法 ：./keyinputApp /dev/input/event1
23論壇 : www.openedv.com
24日誌 : 初版V1.0 2019/8/26 左忠凱創建
25 ***************************************************************/
26
27/* 定義一個input_event變量，存放輸入事件信息 */
28staticstruct input_event inputevent;
29
30/*
31 * @description : main主程序
32 * @param - argc : argv數組元素個數
33 * @param - argv : 具體參數
34 * @return : 0 成功;其他失敗
35 */
36int main(int argc,char*argv[])
37{
38 int fd;
39 int err =0;
40 char*filename;
41
42 filename =argv[1];
43
44 if(argc !=2){
45 printf("Error Usage!\r\n");
46 return-1;
47 }
48
49 fd =open(filename, O_RDWR);
50 if(fd <0){
51 printf("Can't open file %s\r\n",filename);
52 return-1;
53 }
54
55 while(1){
56 err =read(fd,&inputevent,sizeof(inputevent));
57 if(err >0){/* 讀取數據成功 */
58 switch(inputevent.type){
59 caseEV_KEY:
60 if(inputevent.code <BTN_MISC){/* 鍵盤鍵值 */
61 printf("key %d %s\r\n",inputevent.code,
inputevent.value ?"press":"release");
62 }else{
63 printf("button %d %s\r\n",inputevent.code,
inputevent.value ?"press":"release");
64 }
65 break;
66
67 /* 其他類型的事件，自行處理 */
68 caseEV_REL:
69 break;
70 caseEV_ABS:
71 break;
72 caseEV_MSC:
73 break;
74 caseEV_SW:
75 break;
76 }
77 }else{
78 printf("讀取數據失敗\r\n");
79 }
80 }
81 return0;
82}
第58.1.3小節已經說過了，Linux內核會使用input_event結構體來表示輸入事件，所以我們要獲取按鍵輸入信息，那麼必須藉助於input_event結構體。第28行定義了一個inputevent變量，此變量為input_event結構體類型。
第56行，當我們向Linux內核成功註冊input_dev設備以後，會在/dev/input目錄下生成一個名為「eventX(X=0….n)」的文件，這個/dev/input/eventX就是對應的input設備文件。我們讀取這個文件就可以獲取到輸入事件信息，比如按鍵值什麼的。使用read函數讀取輸入設備文件，也就是/dev/input/eventX，讀取到的數據按照input_event結構體組織起來。獲取到輸入事件以後(input_event結構體類型)使用switch case語句來判斷事件類型，本章實驗我們設置的事件類型為EV_KEY，因此只需要處理EV_KEY事件即可。比如獲取按鍵編號(KEY_0的編號為11)、獲取按鍵狀態，按下還是鬆開的？
58.4 運行測試
58.4.1 編譯驅動程序和測試APP
1、編譯驅動程序
編寫Makefile文件，本章實驗的Makefile文件和第四十章實驗基本一樣，只是將obj-m變量的值改為「keyinput.o」，Makefile內容如下所示：
示例代碼58.4.1.1 Makefile文件
1 KERNELDIR:=/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
4 obj-m := keyinput.o
......
11 clean:
12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
第4行，設置obj-m變量的值為「keyinput.o」。
輸入如下命令編譯出驅動模塊文件：
make-j32
編譯成功以後就會生成一個名為「keyinput.ko」的驅動模塊文件。
2、編譯測試APP
輸入如下命令編譯測試keyinputApp.c這個測試程序：
arm-linux-gnueabihf-gcc keyinputApp.c -o keyinputApp
編譯成功以後就會生成keyinputApp這個應用程式。
58.4.2 運行測試
將上一小節編譯出來keyinput.ko和keyinputApp這兩個文件拷貝到rootfs/lib/modules/4.1.15目錄中，重啟開發板，進入到目錄lib/modules/4.1.15中。在加載keyinput.ko驅動模塊之前，先看一下/dev/input目錄下都有哪些文件，結果如圖58.4.2.1所示：
圖58.4.2.1 當前/dev/input目錄文件
從圖58.4.2.1可以看出，當前/dev/input目錄只有event0和mice這兩個文件。接下來輸入如下命令加載keyinput.ko這個驅動模塊。
depmod //第一次加載驅動的時候需要運行此命令
modprobe keyinput.ko //加載驅動模塊
當驅動模塊加載成功以後再來看一下/dev/input目錄下有哪些文件，結果如圖58.4.2.2所示：
圖58.4.2.2 加載驅動以後的/dev/input目錄
從圖58.4.2.2可以看出，多了一個event1文件，因此/dev/input/event1就是我們註冊的驅動所對應的設備文件。keyinputApp就是通過讀取/dev/input/event1這個文件來獲取輸入事件信息的，輸入如下測試命令：
./keyinputApp /dev/input/event1
然後按下開發板上的KEY按鍵，結果如圖58.4.2.3所示：
圖58.4.2.3 測試結果
從圖58.4.2.3可以看出，當我們按下或者釋放開發板上的按鍵以後都會在終端上輸出相應的內容，提示我們哪個按鍵按下或釋放了，在Linux內核中KEY_0為11。
另外，我們也可以不用keyinputApp來測試驅動，可以直接使用hexdump命令來查看/dev/input/event1文件內容，輸入如下命令：
hexdump /dev/input/event1
然後按下按鍵，終端輸出如圖58.4.2.4所示信息：
圖58.4.2.4 原始數據值
圖58.4.2.4就是input_event類型的原始事件數據值，採用十六進位表示，這些原始數據的含義如下：
示例代碼58.4.2.1 input_event類型的原始事件值
/*****************input_event類型********************/
/* 編號 */ /* tv_sec */ /* tv_usec */ /* type */ /* code */ /* value */
0000000 0c410000 d7cd 000c 0001 000b 0001 0000
0000010 0c41 0000 d7cd000c 00000000 00000000
0000020 0c420000 54bb0000 0001 000b 00000000
0000030 0c420000 54bb0000 00000000 00000000
type為事件類型，查看示例代碼58.1.2.3可知，EV_KEY事件值為1，EV_SYN事件值為0。因此第1行表示EV_KEY事件，第2行表示EV_SYN事件。code為事件編碼，也就是按鍵號，查看示例代碼58.1.2.4可以，KEY_0這個按鍵編號為11，對應的十六進位為0xb，因此第1行表示KEY_0這個按鍵事件，最後的value就是按鍵值，為1表示按下，為0的話表示鬆開。綜上所述，示例代碼58.4.2.1中的原始事件值含義如下：
第1行，按鍵(KEY_0)按下事件。
第2行，EV_SYN同步事件，因為每次上報按鍵事件以後都要同步的上報一個EV_SYN事件。
第3行，按鍵(KEY_0)鬆開事件。
第4行，EV_SYN同步事件，和第2行一樣。
58.5 Linux自帶按鍵驅動程序的使用
58.5.1 自帶按鍵驅動程序源碼簡析
Linux內核也自帶了KEY驅動，如果要使用內核自帶的KEY驅動的話需要配置Linux內核，不過Linux內核一般默認已經使能了KEY驅動，但是我們還是要檢查一下。按照如下路徑找到相應的配置選項：
-> Device Drivers
-> Input device support
-> Generic input layer (needed for keyboard, mouse, ...) (INPUT [=y])
-> Keyboards (INPUT_KEYBOARD [=y])
->GPIO Buttons
選中「GPIO Buttons」選項，將其編譯進Linux內核中，如圖58.5.1.1所示
圖58.5.1.1 內核自帶KEY驅動使能選項
選中以後就會在.config文件中出現「CONFIG_KEYBOARD_GPIO=y」這一行，Linux內核就會根據這一行來將KEY驅動文件編譯進Linux內核。Linux內核自帶的KEY驅動文件為drivers/input/keyboard/gpio_keys.c，gpio_keys.c採用了platform驅動框架，在KEY驅動上使用了input子系統實現。在gpio_keys.c文件中找到如下所示內容：
示例代碼58.5.1.1 gpio_keys文件代碼段
673staticconststruct of_device_id gpio_keys_of_match[]={
674{.compatible ="gpio-keys",},
675{},
676};
......
842staticstruct platform_driver gpio_keys_device_driver ={
843.probe =gpio_keys_probe,
844.remove =gpio_keys_remove,
845.driver ={
846.name ="gpio-keys",
847.pm =&gpio_keys_pm_ops,
848.of_match_table =of_match_ptr(gpio_keys_of_match),
849}
850};
851
852staticint __init gpio_keys_init(void)
853{
854returnplatform_driver_register(&gpio_keys_device_driver);
855}
856
857staticvoid __exit gpio_keys_exit(void)
858{
859 platform_driver_unregister(&gpio_keys_device_driver);
860}
從示例代碼58.5.1.1可以看出，這就是一個標準的platform驅動框架，如果要使用設備樹來描述KEY設備信息的話，設備節點的compatible屬性值要設置為「gpio-keys」。當設備和驅動匹配以後gpio_keys_probe函數就會執行，gpio_keys_probe函數內容如下(為了篇幅有縮減)：
示例代碼58.5.1.2 gpio_keys_probe函數代碼段
689staticint gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
690{
691struct device *dev =&pdev->dev;
692conststruct gpio_keys_platform_data *pdata =
dev_get_platdata(dev);
693struct gpio_keys_drvdata *ddata;
694struct input_dev *input;
695size_t size;
696int i,error;
697int wakeup =0;
698
699if(!pdata){
700 pdata = gpio_keys_get_devtree_pdata(dev);
701if(IS_ERR(pdata))
702returnPTR_ERR(pdata);
703}
......
713 input = devm_input_allocate_device(dev);
714if(!input){
715 dev_err(dev,"failed to allocate input device\n");
716return-ENOMEM;
717}
718
719 ddata->pdata =pdata;
720 ddata->input =input;
721 mutex_init(&ddata->disable_lock);
722
723 platform_set_drvdata(pdev,ddata);
724 input_set_drvdata(input,ddata);
725
726 input->name = pdata->name ?: pdev->name;
727 input->phys ="gpio-keys/input0";
728 input->dev.parent =&pdev->dev;
729 input->open = gpio_keys_open;
730 input->close = gpio_keys_close;
731
732 input->id.bustype = BUS_HOST;
733 input->id.vendor =0x0001;
734 input->id.product =0x0001;
735 input->id.version =0x0100;
736
737/* Enable auto repeat feature of Linux input subsystem */
738if(pdata->rep)
739 __set_bit(EV_REP, input->evbit);
740
741for(i =0;i < pdata->nbuttons; i++){
742conststruct gpio_keys_button *button =&pdata->buttons[i];
743struct gpio_button_data *bdata =&ddata->data[i];
744
745 error = gpio_keys_setup_key(pdev, input, bdata, button);
746if(error)
747returnerror;
748
749if(button->wakeup)
750 wakeup =1;
751}
......
760 error = input_register_device(input);
761if(error){
762 dev_err(dev,"Unable to register input device, error: %d\n",
763 error);
764gotoerr_remove_group;
765}
......
774}
第700行，調用gpio_keys_get_devtree_pdata函數從設備樹中獲取到KEY相關的設備節點信息。
第713行，使用devm_input_allocate_device函數申請input_dev。
第726~735，初始化input_dev。
第739行，設置input_dev事件，這裡設置了EV_REP事件。
第745行，調用gpio_keys_setup_key函數繼續設置KEY，此函數會設置input_dev的EV_KEY事件已經事件碼(也就是KEY模擬為哪個按鍵)。
第760行，調用input_register_device函數向Linux系統註冊input_dev。
我們接下來再來看一下gpio_keys_setup_key函數，此函數內容如下：
示例代碼58.5.1.3 gpio_keys_setup_key函數代碼段
437staticint gpio_keys_setup_key(struct platform_device *pdev,
438struct input_dev *input,
439struct gpio_button_data *bdata,
440conststruct gpio_keys_button *button)
441{
442constchar*desc =button->desc ? button->desc :"gpio_keys";
443struct device *dev =&pdev->dev;
444 irq_handler_t isr;
445unsignedlong irqflags;
446int irq;
447int error;
448
449 bdata->input =input;
450 bdata->button =button;
451 spin_lock_init(&bdata->lock);
452
453if(gpio_is_valid(button->gpio)){
454
455 error =devm_gpio_request_one(&pdev->dev, button->gpio,
456 GPIOF_IN,desc);
457if(error <0){
458 dev_err(dev,"Failed to request GPIO %d, error %d\n",
459 button->gpio,error);
460returnerror;
......
488 isr =gpio_keys_gpio_isr;
489 irqflags =IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING;
490
491}else{
492if(!button->irq){
493 dev_err(dev,"No IRQ specified\n");
494return-EINVAL;
495}
496 bdata->irq =button->irq;
......
506
507 isr =gpio_keys_irq_isr;
508 irqflags =0;
509}
510
511 input_set_capability(input, button->type ?: EV_KEY,
button->code);
......
540return0;
541}
第511行，調用input_set_capability函數設置EV_KEY事件以及KEY的按鍵類型，也就是KEY作為哪個按鍵？我們會在設備樹裡面設置指定的KEY作為哪個按鍵。
一切都準備就緒以後剩下的就是等待按鍵按下，然後向Linux內核上報事件，事件上報是在gpio_keys_irq_isr函數中完成的，此函數內容如下：
示例代碼58.5.1.4 gpio_keys_irq_isr函數代碼段
392static irqreturn_t gpio_keys_irq_isr(int irq,void*dev_id)
393{
394struct gpio_button_data *bdata =dev_id;
395conststruct gpio_keys_button *button =bdata->button;
396struct input_dev *input =bdata->input;
397unsignedlong flags;
398
399 BUG_ON(irq !=bdata->irq);
400
401 spin_lock_irqsave(&bdata->lock,flags);
402
403if(!bdata->key_pressed){
404if(bdata->button->wakeup)
405 pm_wakeup_event(bdata->input->dev.parent,0);
406
407 input_event(input, EV_KEY, button->code,1);
408 input_sync(input);
409
410if(!bdata->release_delay){
411 input_event(input,EV_KEY, button->code,0);
412 input_sync(input);
413gotoout;
414}
415
416 bdata->key_pressed =true;
417}
418
419if(bdata->release_delay)
420 mod_timer(&bdata->release_timer,
421 jiffies +msecs_to_jiffies(bdata->release_delay));
422 out:
423 spin_unlock_irqrestore(&bdata->lock,flags);
424returnIRQ_HANDLED;
425}
gpio_keys_irq_isr是按鍵中斷處理函數，第407行向Linux系統上報EV_KEY事件，表示按鍵按下。第408行使用input_sync函數向系統上報EV_REP同步事件。
綜上所述，Linux內核自帶的gpio_keys.c驅動文件思路和我們前面編寫的keyinput.c驅動文件基本一致。都是申請和初始化input_dev，設置事件，向Linux內核註冊input_dev。最終在按鍵中斷服務函數或者消抖定時器中斷服務函數中上報事件和按鍵值。
58.5.2 自帶按鍵驅動程序的使用
要使用Linux內核自帶的按鍵驅動程序很簡單，只需要根據Documentation/devicetree/bindings/input/gpio-keys.txt這個文件在設備樹中添加指定的設備節點即可，節點要求如下：
①、節點名字為「gpio-keys」。
②、gpio-keys節點的compatible屬性值一定要設置為「gpio-keys」。
③、所有的KEY都是gpio-keys的子節點，每個子節點可以用如下屬性描述自己：
gpios：KEY所連接的GPIO信息。
interrupts：KEY所使用GPIO中斷信息，不是必須的，可以不寫。
label：KEY名字
linux,code：KEY要模擬的按鍵，也就是示例代碼58.1.2.4中的這些按鍵。
④、如果按鍵要支持連按的話要加入autorepeat。
打開imx6ull-alientek-emmc.dts，根據上面的要求創建對應的設備節點，設備節點內容如下所示：
示例代碼58.5.2.1 gpio-keys節點內容
1 gpio-keys {
2 compatible ="gpio-keys";
3 #address-cells =<1>;
4 #size-cells =<0>;
5 autorepeat;
6 key0 {
7 label ="GPIO Key Enter";
8 linux,code =<KEY_ENTER>;
9 gpios =<&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
10};
11};
第5行，autorepeat表示按鍵支持連按。
第6~10行，ALPHA開發板KEY按鍵信息，名字設置為「GPIO Key Enter」，這裡我們將開發板上的KEY按鍵設置為「EKY_ENTER」這個按鍵，也就是回車鍵，效果和鍵盤上的回車鍵一樣。後面學習LCD驅動的時候需要用到此按鍵，因為Linux內核設計的10分鐘以後LCD關閉，也就是黑屏，就跟我們用電腦或者手機一樣，一定時間以後關閉屏幕。這裡將開發板上的KEY按鍵註冊為回車鍵，當LCD黑屏以後直接按一下KEY按鍵即可喚醒屏幕，就跟當電腦熄屏以後按下回車鍵即可重新打開屏幕一樣。
最後設置KEY所使用的IO為GPIO1_IO18，一定要檢查一下設備樹看看此GPIO有沒有被用到其他外設上，如果有的話要刪除掉相關代碼！
重新編譯設備樹，然後用新編譯出來的imx6ull-alientek-emmc.dtb啟動Linux系統，系統啟動以後查看/dev/input目錄，看看都有哪些文件，結果如圖58.5.2.1所示：
圖58.5.2.1 /dev/input目錄文件
從圖58.5.2.1可以看出存在event1這個文件，這個文件就是KEY對應的設備文件，使用hexdump命令來查看/dev/input/event1文件，輸入如下命令：
hexdump /dev/input/event1
然後按下ALPHA開發板上的按鍵，終端輸出圖58.5.2.2所示內容
圖58.5.2.2 按鍵信息
如果按下KEY按鍵以後會在終端上輸出圖58.5.2.2所示的信息那麼就表示Linux內核的按鍵驅動工作正常。至於圖58.5.2.2中內容的含義大家就自行分析，這個已經在58.4.2小節詳細的分析過了，這裡就不再講解了。
大家如果發現按下KEY按鍵以後沒有反應，那麼請檢查一下三方面：
①、是否使能Linux內核KEY驅動。
②、設備樹中gpio-keys節點是否創建成功。
③、在設備樹中是否有其他外設也使用了KEY按鍵對應的GPIO，但是我們並沒有刪除掉這些外設信息。檢查Linux啟動log信息，看看是否有類似下面這條信息：
gpio-keys gpio_keys：Failedtorequest GPIO 18, error -16
上述信息表示GPIO 18申請失敗，失敗的原因就是有其他的外設正在使用此GPIO。