输入系统应用编程：编写APP操作硬件（触摸屏）1.输入系统 Linux系统统一管理输入设备接口而实现的一套能兼容所有输入

1.输入系统

Linux系统统一管理输入设备接口而实现的一套能兼容所有输入设备的框架

常见的输入设备有键盘、鼠标、遥控杆、书写板、触摸屏等等，用户通过这些输入设备与Linux系统进行数据交换。

输入设备种类繁多，Linux 系统为了统一管理这些输入设备接口（驱动层面和应用程序层面），实现了一套能兼容所有输入设备的框架：输入系统。驱动开发人员基于这套框架开发出程序，应用开发人员就可以使用统一的 API 去使用设备。

2.输入系统框架及调试

假设用户程序直接访问/dev/input/event0 设备节点，或者使用 tslib 访问设备节点，数据的流程如下：

APP 发起读操作，若无数据则休眠；
用户操作设备，硬件上产生中断；
输入系统驱动层对应的驱动程序处理中断：读取到数据，转换为标准的输入事件，向核心层汇报。所谓输入事件就是一个“ struct input_event”结构体。
核心层可以决定把输入事件转发给上面哪个 handler 来处理：从 handler 的名字来看，它就是用来处输入操作的。有多种 handler，比如： evdev_handler、 kbd_handler、 joydev_handler 等等。最常用的是evdev_handler：它只是把 input_event 结构体保存在内核buffer 等， APP 来读取时就原原本本地返回。它支持多个APP同时访问输入设备，每个 APP 都可以获得同一份输入事件。当 APP 正在等待数据时，evdev_handler会把它唤醒，这样 APP 就可以返回数据。
APP对输入事件的处理：APP获得数据的方法有2种：直接访问设备节点(如/dev/input/event0,1,2,...)，或者通过 tslib、 libinput 这类库来间接访问设备节点。这些库简化了对数据的处理。

内核中怎么表示一个输入设备？ 使用**input_dev**结构体来表示输入设备

APP 可以得到什么数据？ 可以得到一系列的输入事件，就是一个一个**struct input_event**

每个输入事件 input_event 中都含有发生时间： timeval 表示的是“自系统启动以来过了多少时间”，它是一个结构体，含有“ tv_sec、 tv_usec”两项 (即秒、微秒)。
输入事件input_event中更重要的是： **type(哪类事件)、 code(哪个事件)、 value(事件值)**：

input_event在input.h中，type、code和value在input-event-codes.h中。 input-event-codes.h 是 Linux 内核头文件的一部分，通常用于处理输入设备（如键盘、鼠标、触摸屏）的事件代码。

检查已安装的内核版本：uname -r

查找文件路径：sudo find /usr/src -name "input-event-codes.h"

查看文件内容：cat /usr/src/linux-headers-$(uname -r)/include/uapi/linux/input-event-codes.h

如果有两个文件路径： /usr/src/linux-headers-4.18.0-15/include/uapi/linux/input-event-codes.h /usr/src/linux-hwe-5.4-headers-5.4.0-150/include/uapi/linux/input-event-codes.h

查看文件代码差异，使用命令diff 路径1 路径2

type：表示哪类事件？比如 EV_KEY 表示按键类、 EV_REL表示相对位移(比如鼠标)， EV_ABS表示绝对位置(比如触摸屏)。
code：表示该类事件下的哪一个事件比如对于 EV_KEY(按键)类事件。它表示键盘。键盘上有很多按键，比如数字键 1、2、3，字母键 A、B、C里等。对于触摸屏，它提供的是绝对位置信息，有 X 方向、 Y 方向，还有压力值
value：表示事件值。对于按键，它的 value 可以是 0(表示按键被按下)、 1(表示按键被松开)、 2(表示长按)；对于触摸屏，它的 value 就是坐标值、压力值。
APP 怎么知道它已经读到了完整的数据？ 驱动程序上报完一系列的数据后，会上报一个“同步事件”，表示数据上报完毕。 APP 读到“同步事件”时，就知道已经读完了当前的数据。同步事件也是一个 input_event 结构体，它的 type、 code、 value 三项都是 0。

3.APP 访问硬件的 4 种方式

3.1 获取设备信息

3.1.1 通过 ioctl 获取设备信息

在 Linux 系统中，ioctl（Input/Output Control）是一个系统调用，用于与设备驱动程序进行交互，执行设备特定的操作。通过ioctl，用户空间的程序可以向设备发送控制命令，以获取或设置设备的信息、配置硬件参数或执行其他非标准操作。

功能：ioctl 允许用户程序与设备驱动通信，执行无法通过标准 I/O（如 read/write）完成的操作。
命令定义：每个设备驱动定义自己的 ioctl 命令，这些命令通常在内核头文件中声明（如 linux/input.h）。

3.1.2 使用 ioctl 获取设备信息的步骤

(1) 打开设备文件：通过 open() 系统调用打开设备文件（如 /dev/input/event0），获取文件描述符

#include <fcntl.h>
int fd = open("/dev/input/event0", O_RDONLY);
if (fd == -1) {
    perror("无法打开设备");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

(2) 定义或包含 ioctl 命令：从内核头文件中找到对应的 ioctl 命令。例如，获取输入设备名称的命令 EVIOCGNAME 定义在 linux/input.h。

(3) 调用 ioctl 函数：传递文件描述符、命令码和参数（通常是缓冲区指针）。

char name[256] = {0};
if (ioctl(fd, EVIOCGNAME(sizeof(name)), name) == -1) {
    perror("ioctl 失败");
    close(fd);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("设备名称: %s\n", name);

(4) 关闭设备：操作完成后关闭文件描述符。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/input.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/input/event0", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("无法打开设备");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    char name[256] = {0};
    if (ioctl(fd, EVIOCGNAME(sizeof(name)), name) == -1) {
        perror("ioctl 失败");
        close(fd);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    printf("设备名称: %s\n", name);
    close(fd);
    return EXIT_SUCCESS;
}

以下是常见设备的 ioctl 命令和用途：

设备类型	命令	功能	头文件
输入设备	`EVIOCGNAME`	获取设备名称（如键盘、鼠标）	`linux/input.h`
串口设备	`TIOCGSERIAL`	获取串口配置信息（波特率、数据位等）	`linux/serial.h`
网络接口	`SIOCGIFADDR`	获取网络接口的 IP 地址	`linux/sockios.h`
块设备	`BLKGETSIZE64`	获取磁盘容量（字节数）	`linux/fs.h`

3.1.3 ioctl和四种 I/O 方式

ioctl 是硬件控制的“指挥官”,主要用于非标准化的设备控制操作，负责配置设备和获取元信息。

获取设备信息（如设备名称、版本号）。
配置硬件参数（如设置串口波特率、摄像头分辨率）。
触发特殊行为（如清空缓冲区、重置设备）。

四种 I/O 方式是数据交互的“通道”,专注于数据读写和事件通知，解决数据何时读/写、如何高效等待的问题。

维度	`ioctl`	四种 I/O 方式
核心目的	设备控制、配置、信息获取	数据读写、事件通知管理
数据流	不直接处理数据	直接处理数据输入/输出
依赖关系	可独立使用	通常需要 `ioctl` 配置设备支持
系统调用	`ioctl()`	`read()`/`write()`、`poll()`、`fcntl()`

3.2 查询方式（非阻塞）

fd = open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);

APP 调用 open 函数时，传入“ O_NONBLOCK”表示“非阻塞”。
APP 调用 read 函数读取数据时，如果驱动程序中有数据，那么 APP 的 read 函数会返回数据，否则也会立刻返回错误。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/input.h>

#if 0
struct input_event {
	struct timeval time;
	__u16 type;
	__u16 code;
	__s32 value;
};
#endif
/*
 * ./ts_test /dev/input/event2
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	ssize_t len;
	int rlen = sizeof(struct input_event);
	struct input_event ev;
	
	if (2 != argc)
	{
		printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	fd = open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);
	// fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if (-1 == fd)
	{
		printf("can not open %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	while (1)
	{
		len = read(fd, &ev, rlen);
		if (len == rlen)
		{
			printf("Get : type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", ev.type, ev.code, ev.value);
		}
	}

	return 0;
}

写完代码之后的操作:

1.make编译
2.运行，需要指定设备名称
3.查看有哪些设备:ls /dev/input/event*
4.查看哪个设备是触摸屏:hexdump /dev/input/event2，点击触摸屏
5.运行:./ts test /dev/input/event1

./ts_test /dev/input/event1 & 表示后台运行的意思
top: 查看CPU利用率

3.3 休眠唤醒方式（阻塞）

fd = open(argv[1], O_RDWR);

APP 调用 open 函数时，不要传入“ O_NONBLOCK”。
APP 调用 read 函数读取数据时，如果驱动程序中有数据，那么 APP 的 read函数会返回数据；否则 APP 就会在内核态休眠，当有数据时驱动程序会把 APP 唤醒， read 函数恢复执行并返回数据给 APP。

为什么没有消耗CPU资源呢?

因为是阻塞方式去读的，没有数据的话程序就会休眠，什么时候唤醒呢? 当按下触摸屏之后，驱动程序会把我们的程序唤醒.

3.4 定个闹钟（poll / select）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <linux/input.h>
#include <poll.h>

#if 0
struct input_event {
	struct timeval time;
	__u16 type;
	__u16 code;
	__s32 value;
};
#endif


/*
 * ./ts_test /dev/input/event2
 */

int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	ssize_t len;
	int rlen = sizeof(struct input_event);
	struct input_event ev;
	struct pollfd fds[1];
	
	if (2 != argc)
	{
		printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);
		return -1;
	}

	fd = open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);
	//fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if (-1 == fd)
	{
		printf("can not open %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	fds[0].fd     = fd;
	fds[0].events = POLLIN;

	while (1)
	{
		if (0 == poll(fds, 1, 10000))
		{
			printf("timeout\n");
		}
		else
		{
			len = read(fd, &ev, rlen);
			if (len == rlen)
			{
				printf("Get : type = 0x%x, code = 0x%x, value = 0x%x\n", ev.type, ev.code, ev.value);
			}
		}
	}

	return 0;
}

POLL 机制、 SELECT 机制是完全一样的，只是 APP 接口函数不一样。

简单地说，它们就是“定个闹钟”：在调用 poll、 select 函数时可以传入 “超时时间”。在这段时间内，条件合适时(比如有数据可读、有空间可写)就会立刻返回，否则等到“超时时间”结束时返回错误。 poll/select 函数可以监测多个文件，可以监测多种事件:

在调用 poll 函数时，要指明：

你要监测哪一个文件：哪一个 fd
你想监测这个文件的哪种事件：是 POLLIN、还是 POLLOUT
最后，在 poll 函数返回时，要判断状态。

3.5 异步通知

所谓同步，就是“你慢我等你”。
那么异步就是：你慢那你就自己玩，我做自己的事去了，有情况再通知我。
所谓异步通知，就是 APP 可以忙自己的事，当驱动程序用数据时它会主动给 APP 发信号，这会导致 APP 执行信号处理函数。

谁发：驱动程序发
发什么：信号
发什么信号： SIGIO
怎么发：内核里提供有函数
发给谁： APP， APP 要把自己告诉驱动
APP 收到后做什么：执行信号处理函数
信号处理函数和信号，之间怎么挂钩： APP 注册信号处理函数

小孩通知妈妈的事情有很多：饿了、渴了、想找人玩。
Linux 系统中也有很多信号，在 Linux 内核源文件 include\uapi\asmgeneric\signal.h 中，有很多信号的宏定义：

驱动程序通知 APP 时，它会发出“ SIGIO”这个信号，表示有“IO 事件”要处理。
就 APP 而言，你想处理 SIGIO 信息，那么需要提供信号处理函数，并且要跟 SIGIO 挂钩。这可以通过一个 signal 函数来“给某个信号注册处理函数”，用法如下：

除了注册 SIGIO 的处理函数， APP 还要做什么事？想想这几个问题：

内核里有那么多驱动，你想让哪一个驱动给你发 SIGIO 信号？ APP 要打开驱动程序的设备节点。
驱动程序怎么知道要发信号给你而不是别人？ APP 要把自己的进程 ID 告诉驱动程序。
APP 有时候想收到信号，有时候又不想收到信号：应该可以把 APP 的意愿告诉驱动：设置 Flag 里面的 FASYNC 位为 1，使能“异步通知”。

/* 3. 我收到信号后"做什么" */
	signal(SIGIO, my_sig_function);

	/* 1. 告诉小孩:  你醒了之后通知"谁" */
	fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
	
	/* 2. 使能异步通知, 告诉小孩:  你醒了之后要"发信号" */
	flags = fcntl(fd, F_GETFL);
	fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);

应用程序要做的步骤如下：

（1）编写信号处理函数：

static void sig_func(int sig)  
{  
int val;  
read(fd, &val, 4);  
printf("get button : 0x%x\n", val);  
}

（2）注册信号处理函数：

signal(SIGIO, sig_func);

（3）打开驱动：

fd = open(argv[1], O_RDWR);

（4）把进程 ID 告诉驱动：

fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

（5）使能驱动的 FASYNC 功能：

flags = fcntl(fd, F_GETFL);  
fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);

输入系统应用编程：编写APP操作硬件（触摸屏）