Linux應(yīng)用開發(fā)【第三章】輸入系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)
文章目錄
3 輸入系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)
3.1 什么是輸入系統(tǒng)？
3.2 輸入系統(tǒng)應(yīng)用框架描述
3.3 輸入系統(tǒng)事件的讀取與分析
3.4 輸入系統(tǒng)應(yīng)用編程實(shí)戰(zhàn)一：通用USB鼠標(biāo)事件讀取
3.5 輸入系統(tǒng)應(yīng)用編程實(shí)戰(zhàn)二：通用鍵盤事件讀取
3.6 輸入系統(tǒng)應(yīng)用編程實(shí)戰(zhàn)三：百問網(wǎng)imx6ul開發(fā)板觸摸屏事件讀取
3 輸入系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)
3.1 什么是輸入系統(tǒng)？
? 在了解輸入系統(tǒng)之前，先來了解什么是輸入設(shè)備？常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、遙控桿、書寫板、觸摸屏等等，用戶通過這些輸入設(shè)備與Linux系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，Linux系統(tǒng)為了統(tǒng)一管控和處理這些設(shè)備，于是就實(shí)現(xiàn)了一套固定的與硬件無關(guān)的輸入系統(tǒng)框架，供用戶空間程序使用，這就是輸入系統(tǒng)。
3.2 輸入系統(tǒng)應(yīng)用框架描述
? 在Linux輸入系統(tǒng)中，主要分三層進(jìn)行管理，分別是input core(輸入系統(tǒng)核心層)、drivers(輸入系統(tǒng)驅(qū)動層)以及event handlers(輸入系統(tǒng)事件層)，如下圖所示，這就是Linux輸入系統(tǒng)的基本框架:
? 舉個非常簡單的例子，比如用戶按下鍵盤里的其中一個按鍵，它遵循流程是這樣的：
? 按鍵按下–>輸入系統(tǒng)驅(qū)動層–>輸入系統(tǒng)核心層–>輸入系統(tǒng)事件層—>用戶空間
? 對于應(yīng)用程序軟件編程的角度，我們只需要關(guān)注用戶空間是怎么得到按鍵按下以后獲取的是什么事件就可以了，例如我想知道我當(dāng)前按下的按是短按還是長按？或者我想知道當(dāng)前我按下鍵盤的是空格鍵還是回車鍵等等。
3.3 輸入系統(tǒng)事件的讀取與分析
? 用戶空間的設(shè)備節(jié)點(diǎn)那么多，怎么知道當(dāng)前是哪個設(shè)備上報(bào)的呢？例如想知道鍵盤是由哪個設(shè)備節(jié)點(diǎn)上報(bào)的，就可以通過以下這條指令來獲取：
cat /proc/bus/input/devices
? 這條指令的含義就是獲取與event對應(yīng)的相關(guān)設(shè)備信息，在ubuntu系統(tǒng)上，我們輸入這個指令可以看到以下結(jié)果：
? 那么這里的I、N、P、S、U、H、B對應(yīng)的每一行是什么含義呢？
I:id of the device(設(shè)備ID)
該參數(shù)由結(jié)構(gòu)體struct input_id來進(jìn)行描述
41 struct input_id {
42 //總線類型
43 __u16 bustype;
44 //與廠商相關(guān)ID
45 __u16 vendor;
46 //與產(chǎn)品相關(guān)ID
47 __u16 product;
48 //版本ID
49 __u16 version;
50 };
N:name of the device
設(shè)備名稱
P:physical path to the device in the system hierarchy
系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中設(shè)備的物理路徑。
S:sysfs path
位于sys文件系統(tǒng)的路徑
U:unique identification code for the device(if device has it)
設(shè)備的唯一標(biāo)識碼
H:list of input handles associated with the device.
與設(shè)備關(guān)聯(lián)的輸入句柄列表。
B:bitmaps(位圖)
PROP:device properties and quirks.
EV:types of events supported by the device.
KEY:keys/buttons this device has.
MSC:miscellaneous events supported by the device.
LED:leds present on the device.
PROP:設(shè)備屬性和怪癖。
EV:設(shè)備支持的事件類型。
KEY:此設(shè)備具有的鍵/按鈕。
MSC:設(shè)備支持的其他事件。
LED:設(shè)備上的指示燈。
通過了解以上參數(shù)的含義，結(jié)合以下指令
cat /proc/bus/input/devices
顯示出來的信息很容易可以知道event1即是鍵盤上報(bào)的事件設(shè)備節(jié)點(diǎn)，通過讀取這個event1即可獲得當(dāng)前用戶按下的按鍵具體是哪個事件。
使用cat命令來測試鍵盤事件
當(dāng)我們在終端輸入
cat /dev/input/event1
? 這條指令并按回車鍵后可以看到一堆亂碼數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)我們看不懂，但是我們可以知道如果按下了按鍵，終端有反饋消息，這時候就知道這個事件就是我們當(dāng)前操作的這個設(shè)備上報(bào)的事件，那么如何能讓這些數(shù)據(jù)看得懂呢？這時候可以使用hexdump命令來讀取鍵盤事件。
使用hexdump命令來測試鍵盤事件
這些數(shù)值是通過input_event結(jié)構(gòu)體來上報(bào)的，它位于/usr/include/linux/input.h這個頭文件，input_event結(jié)構(gòu)體描述如下：
24 struct input_event {
25 //事件發(fā)生的事件
26 struct timeval time;
27 //事件類型
28 __u16 type;
29 //事件值
30 __u16 code;
31 //該事件上報(bào)的數(shù)值
32 __s32 value;
33 };
而input_event結(jié)構(gòu)體中的time即是：
1 struct timeval
2 {
3 __time_t tv_sec; /* Seconds. */
4 __suseconds_t tv_usec; /*Microseconds. */
5 };
? 其中tv_sec為Epoch到創(chuàng)建struct timeval時的秒數(shù)，tv_usec為微秒數(shù)，即秒后面的零頭，Epoch的意思是指定為1970年一月一日凌晨零點(diǎn)零分零秒，格林威治時間。
? 回到input_event結(jié)構(gòu)體，事件類型type主要有以下三種，分別是：相對事件、絕對事件、鍵盤事件
? 例如：鼠標(biāo)就是一個相對事件，有些情況下也有可能是絕對事件，當(dāng)移動鼠標(biāo)的時候，type類型也就是底層上報(bào)給用戶的事件類型，那么code表示的就是相對于鼠標(biāo)當(dāng)前的位置的X或者Y的坐標(biāo)，value則表示相對于當(dāng)前的位置偏移了多少。
事件類型(type)
文件頭文件路徑：
/usr/include/linux/input-event-codes.h
當(dāng)然Linux內(nèi)核版本較低的有可能在以下路徑的這個頭文件：
/usr/include/linux/input.h
34 /* 35 * Event types 36 */ 37 38 #define EV_SYN 0x00 //同步事件 39 #define EV_KEY 0x01 //按鍵事件 40 #define EV_REL 0x02 //相對事件 41 #define EV_ABS 0x03 //絕對事件 42 #define EV_MSC 0x04 43 #define EV_SW 0x05 44 #define EV_LED 0x11 45 #define EV_SND 0x12 46 #define EV_REP 0x14 47 #define EV_FF 0x15 48 #define EV_PWR 0x16 49 #define EV_FF_STATUS 0x17 50 #define EV_MAX 0x1f 51 #define EV_CNT (EV_MAX+1)
事件值(code)
由于事件值種類繁多，這里就不一一列舉出來，這里舉例鍵盤的部分事件值:
文件頭文件路徑：
/usr/include/linux/input-event-codes.h
當(dāng)然Linux內(nèi)核版本較低的有可能在以下路徑的這個頭文件：
/usr/include/linux/input.h 64 /* 65 * Keys and buttons 66 * 67 * Most of the keys/buttons are modeled after USB HUT 1.12 68 * (see http://www.usb.org/developers/hidpage). 69 * Abbreviations in the comments: 70 * AC - Application Control 71 * AL - Application Launch Button 72 * SC - System Control 73 */ 74 75 #define KEY_RESERVED 0 76 #define KEY_ESC 1 77 #define KEY_1 2 78 #define KEY_2 3 79 #define KEY_3 4 80 #define KEY_4 5 81 #define KEY_5 6 82 #define KEY_6 7 83 #define KEY_7 8 84 #define KEY_8 9 85 #define KEY_9 10 86 #define KEY_0 11 87 #define KEY_MINUS 12 88 #define KEY_EQUAL 13 89 #define KEY_BACKSPACE 14 90 #define KEY_TAB 15 91 #define KEY_Q 16 92 #define KEY_W 17 ...
當(dāng)然還有鼠標(biāo)事件值、搖桿事件值、觸摸屏事件值等等。
該事件上報(bào)的數(shù)值(value)
? 這部分上面已經(jīng)舉了鼠標(biāo)的案例進(jìn)行了介紹，接下來我們就通過應(yīng)用程序來獲取事件，后面章節(jié)將會通過鼠標(biāo)、鍵盤以及觸摸屏三個案例，進(jìn)一步的了解輸入系統(tǒng)的應(yīng)用編程。
3.4 輸入系統(tǒng)應(yīng)用編程實(shí)戰(zhàn)一：通用USB鼠標(biāo)事件讀取
? 根據(jù)前面章節(jié)的講解，如果我們需要獲取USB鼠標(biāo)的事件，首先我們要先通過cat /proc/bus/input/devices這個指令查詢與USB鼠標(biāo)事件對應(yīng)的相關(guān)設(shè)備信息，通過實(shí)際測試得知，event2為USB鼠標(biāo)上報(bào)的事件節(jié)點(diǎn)。
接下來，通過hexdump命令測試一下鼠標(biāo)事件的輸出:
? 具體上報(bào)的數(shù)值是什么含義可以結(jié)合3.3章節(jié)進(jìn)行分析，這里就不再進(jìn)行闡述，本節(jié)的目的是編寫一個獲取通用USB鼠標(biāo)的事件的應(yīng)用程序，要獲取一個事件，我們需要了解以下幾個部分。
1 設(shè)備上報(bào)事件類型(type)
通過3.3章節(jié)，我們知道找到對應(yīng)的事件類型的定義：
文件頭文件路徑：
/usr/include/linux/input-event-codes.h
當(dāng)然Linux內(nèi)核版本較低的有可能在以下路徑的這個頭文件：
/usr/include/linux/input.h
34 /* 35 * Event types 36 */ 37 38 #define EV_SYN 0x00 //同步事件 39 #define EV_KEY 0x01 //按鍵事件 40 #define EV_REL 0x02 //相對事件 41 #define EV_ABS 0x03 //絕對事件 42 #define EV_MSC 0x04 43 #define EV_SW 0x05 44 #define EV_LED 0x11 45 #define EV_SND 0x12 46 #define EV_REP 0x14 47 #define EV_FF 0x15 48 #define EV_PWR 0x16 49 #define EV_FF_STATUS 0x17 50 #define EV_MAX 0x1f 51 #define EV_CNT (EV_MAX+1)
2 設(shè)備上報(bào)的事件值(code)
由于本節(jié)我們寫的是通用USB鼠標(biāo)的應(yīng)用程序，所以我們找到鼠標(biāo)相關(guān)的code,如下：
文件頭文件路徑：
/usr/include/linux/input-event-codes.h
當(dāng)然Linux內(nèi)核版本較低的有可能在以下路徑的這個頭文件：
/usr/include/linux/input.h
696 /* 697 * Relative axes 698 */ 699 700 #define REL_X 0x00 //相對X坐標(biāo) 701 #define REL_Y 0x01 //相對Y坐標(biāo) 702 #define REL_Z 0x02 703 #define REL_RX 0x03 704 #define REL_RY 0x04 705 #define REL_RZ 0x05 706 #define REL_HWHEEL 0x06 707 #define REL_DIAL 0x07 708 #define REL_WHEEL 0x08 709 #define REL_MISC 0x09 710 #define REL_MAX 0x0f 711 #define REL_CNT (REL_MAX+1)
在這里，我們暫時只會用來REL_X和REL_Y這兩個參數(shù)。
? 那么所謂的value,就是選擇具體的事件類型(type)和具體的事件值(code)以后所反應(yīng)出來的值，鼠標(biāo)就是相對于當(dāng)前X或者相對于當(dāng)前Y的值，接下來，我們來看一下如何來讀取鼠標(biāo)事件。
在編寫input應(yīng)用程序之前，在程序中需要包含以下頭文件：
#include
程序編寫步驟：
1 定義一個結(jié)構(gòu)體變量input_event用于描述input事件
struct input_event event_mouse ;
2 打開input設(shè)備的事件節(jié)點(diǎn)，這里我們獲取的通用USB鼠標(biāo)是event2
open("/dev/input/event2",O_RDONLY);
3 讀取事件
read(fd ,&event_mouse ,sizeof(event_mouse));
4 根據(jù)上報(bào)的事件進(jìn)行處理
//判斷鼠標(biāo)上報(bào)的類型，可能為絕對事件，也有可能是相對事件
if(EV_ABS == event_mouse.type || EV_REL == event_mouse.type)
{
//code表示相對位移X或者Y，當(dāng)判斷是X時，打印X的相對位移value
//當(dāng)判斷是Y時，打印Y的相對位移value
if(event_mouse.code == REL_X)
{
printf("event_mouse.code_X:%dn", event_mouse.code);
printf("event_mouse.value_X:%dn", event_mouse.value);
}
else if(event_mouse.code == REL_Y)
{
printf("event_mouse.code_Y:%dn", event_mouse.code);
printf("event_mouse.value_Y:%dn", event_mouse.value);
}
}
5 關(guān)閉文件描述符
close(fd);
不難發(fā)現(xiàn)，獲取一個輸入系統(tǒng)事件，也是標(biāo)準(zhǔn)的文件操作，這體現(xiàn)了Linux一切皆文件的思想。
完整的程序案例如下：
01 #include
02 #include
03 #include
04 #include
05 #include
06
07 int main(void)
08 {
09 //1、定義一個結(jié)構(gòu)體變量用來描述input事件
10 struct input_event event_mouse ;
11 //2、打開input設(shè)備的事件節(jié)點(diǎn) 我的通用USB鼠標(biāo)事件的節(jié)點(diǎn)是event2
12 int fd = -1 ;
13 fd = open("/dev/input/event2", O_RDONLY);
14 if(-1 == fd)
15 {
16 printf("open mouse event fair!n");
17 return -1 ;
18 }
19 while(1)
20 {
21 //3、讀事件
22 read(fd, &event_mouse, sizeof(event_mouse));
23 if(EV_ABS == event_mouse.type || EV_REL == event_mouse.type)
24 {
25 //code表示相對位移X或者Y，當(dāng)判斷是X時，打印X的相對位移value
26 //當(dāng)判斷是Y時，打印Y的相對位移value
27 if(event_mouse.code == REL_X)
28 {
29 printf("event_mouse.code_X:%dn", event_mouse.code);
30 printf("event_mouse.value_X:%dn", event_mouse.value);
31 }
32 else if(event_mouse.code == REL_Y)
33 {
34 printf("event_mouse.code_Y:%dn", event_mouse.code);
35 printf("event_mouse.value_Y:%dn", event_mouse.value);
36 }
37 }
38 }
39 close(fd);
40 return 0 ;
41 }
代碼編寫完畢后，然后執(zhí)行
gcc test_mouse.c -o test_mouse
編譯程序：
編譯成功后會生成test_mouse，接下來執(zhí)行test_mouse這個程序。
當(dāng)鼠標(biāo)左右移動的時候上報(bào)的事件：
這時候可以看到，只有相對于X的事件值在發(fā)生，這時候打印的value是X方向相對于原點(diǎn)坐標(biāo)的偏移值。
當(dāng)鼠標(biāo)上下移動的時候上報(bào)的事件：
這時候可以看到，只有相對于Y的事件值在發(fā)生，這時候打印的value是Y方向相對于原點(diǎn)坐標(biāo)的偏移值。
3.5 輸入系統(tǒng)應(yīng)用編程實(shí)戰(zhàn)二：通用鍵盤事件讀取
? 如何獲取鍵盤事件在3.3章節(jié)已經(jīng)有了相應(yīng)的介紹，這里就不再寫出來，本節(jié)實(shí)現(xiàn)的是通用鍵盤事件的獲取，結(jié)合3.4章節(jié)獲取鼠標(biāo)事件的方式，這里通用鍵盤事件的節(jié)點(diǎn)為event1,通過結(jié)合3.3章節(jié)與3.4章節(jié)，編寫步驟如下：
在編寫input應(yīng)用程序之前，在程序中需要包含以下頭文件：
#include
程序編寫步驟：
1 定義一個結(jié)構(gòu)體變量input_event用于描述input事件
struct input_event event_keyboard ;
2 打開input設(shè)備的事件節(jié)點(diǎn)，我的通用鍵盤事件的節(jié)點(diǎn)是event1
open("/dev/input/event1",O_RDONLY);
3 讀取事件
read(fd ,&event_keyboard ,sizeof(event_keyboard));
4 根據(jù)上報(bào)的事件進(jìn)行處理
//判斷鍵盤事件上報(bào)的類型
if(EV_KEY == event_keyboard.type)
{
if(1 == event_keyboard.value)
printf("事件類型:%d 事件值:%d 按下n", event_keyboard.type, event_keyboard.code);
else if(0 == event_keyboard.value)
printf("事件類型:%d 事件值:%d 釋放n", event_keyboard.type, event_keyboard.code);
}
5 關(guān)閉文件描述符
close(fd);
完整程序案例實(shí)現(xiàn)如下：
01 #include
02 #include
03 #include
04 #include
05 #include
06
07 int main(void)
08 {
09 //1、定義一個結(jié)構(gòu)體變量用來描述input事件
10 struct input_event event_keyboard ;
11 //2、打開input設(shè)備的事件節(jié)點(diǎn) 我的通用鍵盤事件的節(jié)點(diǎn)是event1
12 int fd = -1 ;
13 fd = open("/dev/input/event1", O_RDONLY);
14 if(-1 == fd)
15 {
16 printf("open mouse event fair!n");
17 return -1 ;
18 }
19 while(1)
20 {
21 //3、讀事件
22 read(fd, &event_keyboard, sizeof(event_keyboard));
23 if(EV_KEY == event_keyboard.type)
24 {
25 if(1 == event_keyboard.value)
26 printf("事件類型:%d 事件值:%d 按下n",event_keyboard.type,event_keyboard.code);
27 else if(0 == event_keyboard.value)
28 printf("事件類型:%d 事件值:%d 釋放n",event_keyboard.type,event_keyboard.code);
29 }
30 }
31 close(fd);
32 return 0 ;
33 }
? 不難發(fā)現(xiàn)，通用USB鍵盤程序編寫步驟與通用USB鼠標(biāo)程序編寫步驟幾乎一樣，區(qū)別只是讀取的事件類型以及后面處理的數(shù)據(jù)value不同。
代碼編寫完畢后，然后執(zhí)行
gcc test_keyboard.c -o test_keyboard
編譯程序：
編譯成功后會生成test_keyboard，接下來執(zhí)行test_keyboard這個程序。
當(dāng)按下按鍵時候，可以觀察到按鍵的按下和釋放的過程，這其實(shí)就是同一個事件下的兩個不同的狀態(tài)。
3.6 輸入系統(tǒng)應(yīng)用編程實(shí)戰(zhàn)三：百問網(wǎng)imx6ul開發(fā)板觸摸屏事件讀取
? 在前面，我們已經(jīng)熟悉了鼠標(biāo)、鍵盤的基本操作，但發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，那就是編程方法類似，唯一不同的地方就是獲取的事件類型以及事件值不同，那么觸摸屏在input系統(tǒng)中是一類什么事件呢？
? 一般情況下，觸摸屏在input系統(tǒng)中屬于絕對事件，也就是觸摸的坐標(biāo)點(diǎn)X和Y會在屏幕的分辨率范圍內(nèi)上報(bào)一個絕對的坐標(biāo)。
絕對事件對應(yīng)的值為：EV_ABS
相應(yīng)X和Y分量的值分別為：
ABS_MT_POSITION_X、ABS_MT_POSITION_Y
通過結(jié)合前面的章節(jié)內(nèi)容，很容易編寫如下程序：
01 #include
02 #include
03 #include
04 #include
05 #include
06
07 int main(int argc, char **argv)
08 {
09 int tp_fd = -1 ;
10 int tp_ret = -1 ;
11 int touch_x,touch_y ;
12 struct input_event imx6ull_ts ;
13 //1、打開觸摸屏事件節(jié)點(diǎn)
14 tp_fd = open("/dev/input/event1",O_RDONLY);
15 if(tp_fd < 0)
16 {
17 printf("open /dev/input/event1 fail!n");
18 return -1 ;
19 }
20 while(1)
21 {
22 //2、獲取觸摸屏相應(yīng)的事件，并打印出當(dāng)前觸摸的坐標(biāo)
23 read(tp_fd ,&imx6ull_ts ,sizeof(imx6ull_ts));
24 switch(imx6ull_ts.type)
25 {
26 case EV_ABS:
27 if(imx6ull_ts.code == ABS_MT_POSITION_X)
28 touch_x = imx6ull_ts.value ;
29 if(imx6ull_ts.code == ABS_MT_POSITION_Y)
30 touch_y = imx6ull_ts.value ;
31 break ;
32 defalut:
33 break ;
34 }
35 printf("touch_x:%d touch_y:%dn",touch_x,touch_y);
36 usleep(100);
37 }
38 close(tp_fd);
39 return 0;
40 }
代碼編寫完畢后，然后執(zhí)行
gcc test_touchscreen.c -o test_touchscreen
交叉編譯程序：(注意這里是要在開發(fā)板運(yùn)行，不是在PC端)
接下來啟動開發(fā)板，然后串口終端輸出rz命令，等待接收PC端的文件，這里我們將test_touchscreen這個文件傳輸?shù)介_發(fā)板。
具體操作步驟可參考第11章：PC和開發(fā)板之間傳輸文件
接下來給test_touchscreen添加可執(zhí)行權(quán)限:
執(zhí)行test_touchscreen，然后用手觸摸屏，可以看到有相應(yīng)的坐標(biāo)值打印：
審核編輯黃昊宇
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