Linux下输入子系统上报触摸屏坐标

Linux下输入子系统上报触摸屏坐标

1.输入子系统简介

  在 Linux 中，输入子系统是由输入子系统设备驱动层、输入子系统核心层(Input Core)和输入子系统事件处理层(Event Handler)组成。

• 设备驱动层
  
    设备驱动层实现对硬件设备的各个寄存的访问，将底层硬件对用户层的响应数据转换为标准输入事件，再通过核心层提交给事件处理层。
• 核心层
  
    核心层是设备驱动层和事件处理层的连接桥梁，为设备驱动层和事件处理层提供编程接口。
• 事件处理层
  
    事件处理层则为用户空间提供统一访问接口，处理驱动层提交的数据，所以这使得我们输入设备的驱动部分不在用关心对设备文件的操作，只需要关心对各硬件寄存器的操作和提交的输入事件。

2.输入子系统好处

1. 统一了物理形态各异的相似的输入设备的处理功能。例如，各种鼠标，不论 PS/2、 USB、还是蓝牙，都被同样处理。输入子系统常见事件类型为：按键事件(如键盘)、相对坐标事件(如鼠标)、绝对坐标事件(如触摸屏)。
2. 提供了用于分发输入报告给用户应用程序的简单的事件（ event）接口。你的驱动不必创建、管理/dev节点以及相关的访问方法。因此它能够很方便的调用输入 API 以发送鼠标移动、键盘按键，或触摸事件给用户空间。
3. 抽取出了输入驱动的通用部分，简化了驱动，并提供了一致性。例如，输入子系统提供了一个底层驱动（成为 serio）的集合，支持对串口和键盘控制器等硬件输入的访问。

3.输入子系统相关接口函数

• struct input_dev 结构体
    结构体 input_dev 表示底层硬件设备，是所有输入设备的抽象。驱动层需要实现对input_dev 结构体的填充。

struct input_dev {
    
    
	const char *name; //设备名字--比如:键盘的名字
	const char *phys; //设备在系统中的路径。比如:input/key0
	const char *uniq; //唯一ID号
	struct input_id id; //用于匹配事件处理层 handler

	unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)]; 

	unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; //记录支持的事件
	unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按键事件
	unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];//相对坐标
	unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];//绝对坐标
	unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];
	unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
	unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
	unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];
	unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];

	unsigned int hint_events_per_packet;

	unsigned int keycodemax;
	unsigned int keycodesize;
	void *keycode;

	int (*setkeycode)(struct input_dev *dev,
			  const struct input_keymap_entry *ke,
			  unsigned int *old_keycode);
	int (*getkeycode)(struct input_dev *dev,
			  struct input_keymap_entry *ke);

	struct ff_device *ff;

	unsigned int repeat_key;
	struct timer_list timer;

	int rep[REP_CNT];

	struct input_mt_slot *mt;
	int mtsize;
	int slot;
	int trkid;

	struct input_absinfo *absinfo;

	unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];
	unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
	unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
	unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
	//文件操作函数 ，可以自行实现
	int (*open)(struct input_dev *dev);
	void (*close)(struct input_dev *dev);
	int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
	int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);

	struct input_handle __rcu *grab;

	spinlock_t event_lock;
	struct mutex mutex;

	unsigned int users;
	bool going_away;

	bool sync;//最后一次同步后没有新的事件置 1

	struct device dev;

	struct list_head	h_list;
	struct list_head	node;
};

• struct input_event 结构体
    该结构体一般在应用层调用，用户接收事件层上报的数据内容。

struct input_event {
    
    
	struct timeval time; //时间戳
	__u16 type;//事件类型EV_KEY、EV_REL、EV_ABS
	__u16 code;//事件数据值，若按键事件，则保证按键键值；若坐标信息，则表明为x,y
	__s32 value;//标志值，若按键，则表示按下还是松开;若坐标，则表示位具体的坐标值
};

• 动态分配和释放inptu_dev结构体函数

//动态分配input_dev结构体
struct input_dev *input_allocate_device(void)
//释放input_dev结构体
void input_free_device(struct input_dev *dev)

• 注册和注销输入子系统

//注册输入子系统
int input_register_device(struct input_dev *dev)
//注销输入子系统
void input_free_device(struct input_dev *dev)
形参： input_dev --输入设备结构体
返回值： 注册成功返回0，失败返回其它值

• 设置上报的数据内容input_set_capability
  
    input_set_capability函数用于填充input_dev结构体，设置要报的数据类型和数据信息。

void input_set_capability(struct input_dev *dev, unsigned int type,unsigned int code)
形参： dev --input_dev结构体
   type --事件类型EV_KEY、EV_REL、EV_ABS
   code --要上报的具体值
例：input_set_capability(dev,EV_KEY,KEY_A);//上报按键事件，上报的键值为’A’

• 设置上报的数据内容__set_bit
  

  通过设置位的函数实现inptu_dev结构体填充，input_set_capability函数的内部就是通过调用__set_bit函数来实现的。

inline void __set_bit(int nr, volatile unsigned long *addr)
形参： nr–要上报的具体值
   addr --设置的地址
上报按键事件例：
  __set_bit(EV_KEY,dev->evbit);//设置事件属性为按键事件
  __set_bit(KEY_A,dev->keybit);//设置上报的键值
设置重复上报例：__set_bit(EV_REP,dev->evbit);

• 设置上报的值的范围input_set_abs_params
  
    input_set_abs_params函数用于设置上报的数值的取值范围。

void input_set_abs_params(struct input_dev *dev, unsigned int axis, int min, int max, int fuzz, int flat)
形参： dev --input_dev结构体
   axis --上报的数值
   min --最小值
   max --最大值
    fuzz --数据偏差值
    flat --平滑位置
设置触摸屏x坐标范围：
 input_set_abs_params(touch_dev,ABS_X,0,800,0,0);//设置x坐标范围
设置触摸屏x坐标范围：
 input_set_abs_params(touch_dev,ABS_PRESSURE,0,1,0,0);//设置压力值范围

• 上报数据到事件处理层
  

//上报按键事件键值，如键盘
inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);
//上报相对事件坐标值，如鼠标
inline void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);
//上报绝对事件坐标值，如触摸屏
inline void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);
形参： dev --input_dev结构体
    code --事件数据值，若按键事件，则保证按键键值；若坐标信息，则表明为x,y
    value --标志值，若按键，则表示按下还是松开;若坐标，则表示位具体的坐标值

  这几个函数完成数据上报内部靠input_event函数实现。

• 事件同步input_mt_sync
  

void input_mt_sync(struct input_dev *dev)
形参： dev --input_dev结构体

  在完成数据上报后一定要调用事件同步函数。

4.输入子系统上报触摸屏坐标示例

硬件平台：tiny4412
开发平台：ubuntu18.04
交叉编译器：arm-linux-gcc
内核：linux3.5
触摸屏驱动IC：ft5X06

ft5x06驱动示例参考：Linux下IIC子系统和触摸屏驱动

• 输入子系统注册上报数据示例

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/input.h>

#include <linux/gpio.h>
#include <mach/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
static struct work_struct touch_work;
static struct i2c_client *touch_client;
static struct input_dev *touch_dev=NULL;
/*工作处理函数*/
static void touch_work_func(struct work_struct *work)
{
    
    
	u8 touch_buff[7];
	int x,y;
	int num;
	i2c_smbus_read_i2c_block_data(touch_client,0, 7,touch_buff);
	num=touch_buff[2]&0xf;//触控点个数
	x=((touch_buff[3]&0xf)<<8)|touch_buff[4];
	y=((touch_buff[5]&0xf)<<8)|touch_buff[6];
	//printk("(x,y)=%d,%d\tnum=%d\n",x,y,num);
	if(num)
	{
    
    
		 input_report_abs(touch_dev,ABS_X,x);//上报x坐标
		 input_report_abs(touch_dev,ABS_Y,y);//上报x坐标
		 input_report_abs(touch_dev,ABS_PRESSURE,1);//压力值,1表示按下
		 input_report_key(touch_dev,BTN_TOUCH,1);//按下
	}
	else
	{
    
    
		input_report_abs(touch_dev,ABS_PRESSURE,0);//压力值,0表示松开
		input_report_key(touch_dev,BTN_TOUCH,0);//释放
	}
	input_sync(touch_dev);//同步
}
/*中断处理函数*/
static irqreturn_t touch_irq_work(int irq, void *dev)
{
    
    
	schedule_work(&touch_work);//调度工作
	return IRQ_HANDLED;
}

static int ft5x06_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)//资源匹配函数
{
    
    
	int ret; 
	printk("资源匹配成功\n");
	printk("name=%s\taddr=%#x\tirq=%d\n",client->name,client->addr,client->irq);
	touch_client=client;

	/*动态分配input_dev结构体*/
	touch_dev=input_allocate_device();
	if(!touch_dev)return -1;//动态分配失败

	/*设置要上报的数据内容*/
	input_set_capability(touch_dev,EV_ABS,ABS_X);//上报x坐标
	input_set_capability(touch_dev,EV_ABS,ABS_Y);//上报x坐标
	input_set_capability(touch_dev,EV_ABS,ABS_PRESSURE);//压力值
	input_set_capability(touch_dev,EV_KEY,BTN_TOUCH);//触摸屏点击事件
	/*设置xy取值范围*/
	input_set_abs_params(touch_dev,ABS_X,0,800,0,0);//设置x坐标范围
	input_set_abs_params(touch_dev,ABS_Y,0,480,0,0);//设置y坐标范围
	input_set_abs_params(touch_dev,ABS_PRESSURE,0,1,0,0);//设置压力值

	/*注册输入子系统*/
	ret=input_register_device(touch_dev);
	if(ret)return ret;//注册输入子系统设备失败
	/*1.初始化工作*/
	INIT_WORK(&touch_work, touch_work_func);
	/*注册中断*/
	ret=request_irq(client->irq,touch_irq_work,IRQF_TRIGGER_RISING|IRQF_TRIGGER_FALLING,"ft5x06",NULL);
	if(ret)
	{
    
    
		printk("中断注册失败\n");
		return -1;
	}

	return 0;
}
static int ft5x06_remove(struct i2c_client *client)//资源释放函数
{
    
    
	printk("IIC驱动程资源释放成功\n");
	free_irq(client->irq,NULL);//注销中断
	/*注销输入子系统设备*/
	input_unregister_device(touch_dev);
	/*释放input_dev结构体*/
	input_free_device(touch_dev);
	return 0;
}
//资源匹配结构体
static struct i2c_device_id id_table[]=
{
    
    
		{
    
    "touch_ft5x06",0},
			{
    
    },
};
static struct i2c_driver ft5x06_drv=
{
    
    
	.probe=ft5x06_probe,
	.remove=ft5x06_remove,
	.driver=
	{
    
    
		.name="touch_drv",
	},
	.id_table=id_table,//资源匹配结构体
};

static int __init wbyq_ft5x06_drv_init(void)
{
    
    
	i2c_add_driver(&ft5x06_drv); 
	return 0;
	
}
/*驱动释放*/
static void __exit wbyq_ft5x06_drv_cleanup(void)
{
    
    
	i2c_del_driver(&ft5x06_drv);
    printk("IIC驱动层注销成功\n");
}
module_init(wbyq_ft5x06_drv_init);//驱动入口函数
module_exit(wbyq_ft5x06_drv_cleanup);//驱动出口函数

MODULE_LICENSE("GPL");//驱动注册协议
MODULE_AUTHOR("it_ashui");
MODULE_DESCRIPTION("Exynos4 ft5x06_drv Driver");

• 应用层读取触摸屏坐标示例

#include <stdio.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <poll.h>
#include <linux/input.h>
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned int u32;
static unsigned char *lcd_p=NULL;//屏幕缓存地址
static unsigned char *gbk_addr=NULL;//屏幕缓存地址
static struct fb_fix_screeninfo fb_fix;//固定参数结构体
static struct fb_var_screeninfo fb_var;//可变参数结构体
extern const unsigned char ascii_32_16[][32*16/8];//逐列式，高位在前

/*LCD画点函数*/
static inline void LCD_DrawPoint(int x,int y,int c)
{
    
    
	//获取要绘制的点的地址
	unsigned int *p= (unsigned int *)(lcd_p+y*fb_fix.line_length+x*fb_var.bits_per_pixel/8);
	*p=c;//写入颜色值
}

/*
显示汉字
x,y  --要显示的位置
size  --字体大小
font --要显示的汉字
c -- 颜色值
*/
static void LCD_DisplayFont(int x,int y,int size,char *font,int c)
{
    
    
	u8 *p=NULL;
	u8 H,L;
	u32 addr=0;//汉字偏移地址
	u16 font_size=size*size/8;//汉字点阵大小(宽度保证为8的倍数)
	H=*font;//汉字高字节
	L=*(font+1);//汉字的低字节
	if(L<0x7F)L-=0x40;
	else L-=0x41;
	H-=0x81;
	addr=(190*H+L)*font_size;//汉字所在点阵中的偏移地址
	p=malloc(font_size);
	if(p==NULL)
	{
    
    
		printf("申请空间失败\r\n");
		return ;
	}
	memcpy(p,gbk_addr+addr,font_size);//读取点阵码数据	
	int i,j;
	int x0=x;
	unsigned char tmep;
	for(i=0;i<size*size/8;i++)
	{
    
    
		tmep=p[i];//取出每个字节数据
		for(j=0;j<8;j++)
		{
    
    
			if(tmep&0x80)
			{
    
    
				 LCD_DrawPoint(x0,y,c);
			}
			x0++;
			c+=60;//修改颜色值
			tmep<<=1;//继续下一个像素点
		}
		//换行
		if(x0-x>=size)
		{
    
    
			x0=x;
			y++;
		}
	}
}
/*
显示字符
x,y  --要显示的位置
h,w -- 字符高和宽
cha --要显示的字符
c -- 颜色值
取模走向:逐列式，高位在前
*/
static void LCD_DisplayCha(int x,int y,int h,int w,char cha,int c)
{
    
    
	int i,j;
	int y0=y;
	u8 temp;
	for(i=0;i<w*h/8;i++)
	{
    
    
		temp=ascii_32_16[cha-' '][i];
		for(j=0;j<8;j++)
		{
    
    
			if(temp&0x80)LCD_DrawPoint(x,y0,c);
			y0++;
			c+=100;//修改颜色值
			temp<<=1;
		}
		if(y0-y==h)//换到下一列
		{
    
    
			y0=y;
			x++;
		}
	}
}
/*
显示字符串
x,y  --要显示的位置
size -- 字符高度
str --要显示的字符串
c -- 颜色值
*/
static void LCD_DisplayStr(int x,int y,int size,char *str,int c)
{
    
    
	int x0=x;
	while(*str)
	{
    
    
		if(*str>=0x80)//汉字
		{
    
    
			LCD_DisplayFont(x0,y,size,str,c);
			str+=2;
			x0+=size;
		}
		else if(*str>=' ' && *str<='~')//字符显示
		{
    
    
			LCD_DisplayCha(x0,y,size,size/2,*str,c);
			str++;
			x0+=size/2;
		}
		else str++;
	}
	
}
int main()
{
    
    
	/*1.打开设备*/
	int fd=open("/dev/fb0", 2);
	if(fd<0)
	{
    
    
		printf("打开设备失败\n");
	}
	/*2.获取固定参数*/
	memset(&fb_fix,0, sizeof(fb_fix));
 	ioctl(fd,FBIOGET_FSCREENINFO,&fb_fix);
	printf("屏幕缓存大小:%d\n",fb_fix.smem_len);
	printf("一行的字节数:%d\n",fb_fix.line_length);
	/*3.获取屏幕可变参数*/
	memset(&fb_var,0, sizeof(fb_var));
	ioctl(fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&fb_var);
	printf("屏幕尺寸:%d*%d\n",fb_var.xres,fb_var.yres);
	printf("颜色位数:%d\n",fb_var.bits_per_pixel);
	/*4.将屏幕缓冲区映射到进程空间*/
	lcd_p=mmap(NULL,fb_fix.smem_len,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
	close(fd);
	if(lcd_p==(void *)-1)
	{
    
    
		printf("内存映射失败\n");
		return 0;
	}
	/*打开字库文件*/
	int fontfd=open("GBK_32.DZK",2);
	if(fontfd<0)
	{
    
    
		printf("字库文件打开失败\n");
		return 0;
	}
	struct stat statbuf;
	fstat(fontfd,&statbuf);
	if(statbuf.st_size<=0)goto AA;
	gbk_addr=mmap(NULL,statbuf.st_size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fontfd,0);
	close(fontfd);
	if(gbk_addr==(void *)-1)goto AA;
	memset(lcd_p,0xff,fb_fix.smem_len);//将屏幕清空为白色
	LCD_DisplayStr(300,50,32,"触摸屏驱动测试",0x45ff);
	
	/*打开触摸屏设备*/
	fd=open("/dev/input/event1",2);
	if(fd<0)
	{
    
    
		printf("触摸屏驱动打开失败\n");
		return 0;
	}
	struct pollfd fds=
	{
    
    
		.fd=fd,
		.events=POLLIN,
	};
	/*
		struct input_event {
		struct timeval time;
		__u16 type;
		__u16 code;
		__s32 value;
		};
	*/
	struct input_event touchxy;
	while(1)
	{
    
    
		poll(&fds,1,-1);
		read(fd,&touchxy,sizeof(touchxy));
		switch(touchxy.type)
		{
    
    
			case EV_KEY://按键值
				printf("key=%d\tstat=%d\n",touchxy.code,touchxy.value);
				break;
			case EV_ABS://绝对坐标
				if(touchxy.code == ABS_X)//x坐标
				{
    
    
					printf("x=%d\n",touchxy.value);
				}
				else if(touchxy.code == ABS_Y)//Y坐标
				{
    
    
					printf("y=%d\n",touchxy.value);
				}
				else if(touchxy.code == ABS_PRESSURE)//压力值
				{
    
    
					printf("press=%d\n",touchxy.value);
				}
				break;
		}
	}
	munmap(gbk_addr,statbuf.st_size);
AA:	
	//取消映射
	munmap(lcd_p,fb_fix.smem_len);
	return 0;
}