2linux输入子系统-按键驱动程序

1实验目的和内容

实验目的：（1）通过实验，了解在linux输入子系统框架中编写输入设备驱动程序的步骤；

（2）体会与之前章节讲的编写驱动的方法之间的差异。

实验内容：在linux输入子系统中编写按键驱动程序，按键S2、S3、S4、S5按下时，代表"L"、"S"、"ENTER"、"LEFTSHIFT"等操作功能。

2知识回顾

前面章节讲到的自己编写驱动的方法，主要包含以下步骤：

1. 定义file_operation结构体，实现open、read、write等接口函数；
2. 调用register_chrdev函数注册设备；
3. 定义入口函数；
4. 定义出口函数。

上一章节分析的输入子系统的结构，共分为三层：Input driver、InputCore、EventHandler。其中Input driver层实现对硬件设备的读写访问，中断设置，并将硬件产生的事件转换为InputCore层定义的规范提交给EventHandler。因此，是本节编写驱动程序时需要重点实现的部分。InputCore层，也就是我们的drivers/input/input.c文件，内核已经提供了完整的代码程序，不用再做修改。EventHandler层主要是用于支持输入设备与用户空间之间的交互，linux内核已经自带了一部分事件处理器，可支持大部分的输入设备，例如：Evdev.c、mousedev.c等。其中Evdev.c中的evdev_handler的id_table：evdev_ids定义如下：

可以支持所有的输入设备。所以本节实验也不需要对EventHandler层的代码再做任何修改。那么接下来将重点放到Input driver层。

3实验原理简介

Input driver设备驱动层是与硬件紧密相关的，其主要工作：向InputCore报告同步、按键等事件，让驱动事件经由inputcore和Eventhandler到达用户空间。

input_dev结构体

1. struct input_dev {  
2.     
3.     void *private;  
4.     
5.     const char *name;  //输入设备的名称
6.     const char *phys;  //输入设备节点的名称
7.     const char *uniq;  //输入设备的唯一ID号，类似于mac地址 
8.     struct input_id id; // 输入设备的唯一标识，用于和eventhandler层进行匹配
9.     
10.     unsigned long evbit[NBITS(EV_MAX)];  //设备支持的事件类型
11.     unsigned long keybit[NBITS(KEY_MAX)];  //设备支持的按键类型
12.     unsigned long relbit[NBITS(REL_MAX)];  //可产生的相对位移事件
13.     unsigned long absbit[NBITS(ABS_MAX)];  
14.     unsigned long mscbit[NBITS(MSC_MAX)];  
15.     unsigned long ledbit[NBITS(LED_MAX)];  
16.     unsigned long sndbit[NBITS(SND_MAX)];  
17.     unsigned long ffbit[NBITS(FF_MAX)];  
18.     unsigned long swbit[NBITS(SW_MAX)];  
19.     
20.     unsigned int keycodemax;  
21.     unsigned int keycodesize;  
22.     void *keycode;  
23.         ......  
24.     
25.     struct list_head    h_list;  
26.     struct list_head    node;  
27. };  

驱动层的主要函数接口如下表：

接口	功能
struct input_dev *input_allocate_device(void)	为一个新的输入设备申请空间
static inline void set_bit(int nr, volatile void * addr)	设置设备支持哪些事件 eg: set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
int input_register_device(struct input_dev *dev)	注册输入设备
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)	卸载输入设备
void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)	报告新的输入事件 dev：要上报的输入设备 type：上报的事件类型 code：上报的事件code value：上报的事件值
static inline void input_sync(struct input_dev *dev)	报告同步事件，通知InputCore层子系统input_event报告结束

结合上述函数接口，我们需要在驱动层完成如下工作：分配、设置、注册一个结构体，并完成硬件相关的操作。

按照驱动的要求，定义模块的入口函数和出口函数。

编写入口函数buttons_init

1. int buttons_init(void)  
2. {  
3.     int i, error;  
4.         
5.     /* 1、分配一个input_dev空间*/  
6.     buttons_dev = input_allocate_device();  
7.     if (!buttons_dev)  
8.         return -ENOMEM;  
9.         
10.     /* 2、设置input_dev结构体 */  
11.     /* 2.1、buttons_dev可以产生按键类的事件 */  
12.     set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);  
13.     set_bit(EV_REP, buttons_dev->evbit);  
14.         
15.     /* 2.2 能产生按键类事件中的哪一类事件:L S ENTER LEFTSHIFT */  
16.     set_bit(KEY_L,         buttons_dev->keybit);  
17.     set_bit(KEY_S,         buttons_dev->keybit);  
18.     set_bit(KEY_ENTER,     buttons_dev->keybit);  
19.     set_bit(KEY_LEFTSHIFT, buttons_dev->keybit);  
20.         
21.     /* 3、注册buttons_dev */     
22.     error = input_register_device(buttons_dev);  
23.     if (error) {  
24.         printk(KERN_ERR "Unable to register buttons_dev ");  
25.         goto fail;  
26.     }  
27.     
28.     /* 4、硬件相关的配置 */  
29.     init_timer(&button_timer);  
30.     button_timer.function = button_timer_func;  
31.     add_timer(&button_timer);  
32.         
33.     for(i=0; i<4; i++)  
34.     {  
35.         request_irq(pins_desc[i].irq, buttons_irq, IRQT_BOTHEDGE,   
36.                     pins_desc[i].devname, &pins_desc[i]);  
37.     }  
38.         
39.     return 0;  
40.     fail:  
41.         for(i=0; i<4; i++)  
42.             free_irq(pins_desc[i].irq, &pins_desc[i]);  
43.         input_free_device(buttons_dev);  
44. }  
    1. 第6行，为按键输入设备buttons_dev申请空间；
    2. 第12行，设置buttons_dev支持按键事件；
    3. 第16~19行，设置4个物理按键对应的按键事件，S2、S3、S4、S5分别对应"L"、"S"、"ENTER"、"LEFTSHIFT"事件；
    4. 调用input_register_device函数注册buttons_dev设备；
    5. 第29~31行，关于定时器的设置，用于按键消抖处理；
    6. 第33~37行，关于中断的注册，采用中断的方式检测按键，为了简化程序，定义一个pins_desc[4]结构体数组用于管理按键相关的信息，其定义如下：

       

    7. 第40行，一些错误处理。

出口函数代码如下：

1. static void buttons_exit(void)  
2. {  
3.     int i;  
4.     for(i=0; i<4; i++)  
5.         free_irq(pins_desc[i].irq, &pins_desc[i]);  
6.     del_timer(&button_timer);  
7.     input_unregister_device(buttons_dev);  
8.     input_free_device(buttons_dev);  
9. }  

驱动层检测到按键时，需要向上层发送按键事件。这里在定时器中断服务函数中，调用input_event函数发送对应的按键事件，code和value，再调用input_sync函数结束报告。

1. void button_timer_func(unsigned long arg)  
2. {  
3.     struct pin_desc * pindesc = irq_pd;  
4.     unsigned int pinval ;  
5.         
6.     if(pindesc)  
7.     {  
8.         pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);  
9.             
10.         if(pinval)/* 最后一个参数 松开:0  按下:1 */  
11.         {  
12.             input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 0);  
13.             input_sync(buttons_dev);  
14.         }  
15.         else  
16.         {  
17.             input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 1);  
18.             input_sync(buttons_dev);  
19.         }  
20.     }  
21. }  

至此，基于输入子系统的按键驱动程序就已编写结束。

4实验验证

将编写的驱动代码进行编译、挂载。通过ls -l /dev/event*命令，可以查看到已经挂载的驱动设备/dev/event1。

方法一

使用hexdump /dev/event1命令，查看/dev/event1的十六进制编码。

这里我们需要查看这些数据都表示些什么含义？

首先找到evdev_read函数，该函数中通过evdev_event_to_user函数将input_event事件发送至用户空间，其中input_event结构体定义如下：

对应到显示的数据的含义如图所示。

从读出的16进制数据显示，说明按键驱动可以正常工作。

方法二

若未使用QT，可执行cat /dev/tty1命令，再按下按键时，就会输出对应的按键值。

若在执行exec 0</dev/tty1命令，将/dev/tty1设置为标准输入，此时就可通过按键输入ls命令，并在终端上显示执行结果。