嵌入式Linux系统的电子书阅读器项目4——Input Event System

Posted 2022-12-09 zhou_chenz

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了嵌入式Linux系统的电子书阅读器项目4——Input Event System相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.输入事件系统(Input EventSystem)架构与API

1). 输入事件系统框架设计

输入事件系统的框架如图1所示。

图1输入事件系统框架

类似其它几个子系统，输入事件子系统也是采用一个核心层+可装载组件的模式，

并且将底层实际输入设备(如 touchscreen)

所产生的原始数据(raw input data)封装层格式化的输入事件(input event)提供给Book Engine访问。

这样就隐藏了事件输入设备的复杂性与多样性。作为一个学习型项目，在输入事件系统的核心函数采用

可配置的多种实现方法，可让爱好者学习比较各种方法的优劣。

2).输入事件系统框架API概述

input eventsystem 的API声明位于include/myinpu.h头文件中。

输入事件 input_ev：

输入事件的封装结构声明如下

typedef structinput_ev 
            struct timeval time;
            int type;  /* stdin, touchsceen */
            int val;   /*  */
input_ev;

time——事件发生的系统时间

type——判断是哪个具体设备产生的输入事件(目前只有 stdin/touchscreen)，相关的宏值如下：

#defineINPUT_TYPE_STDIN        0
#defineINPUT_TYPE_TSC               1

val——经过抽象化的输入事件值，目前支持以下几个宏值：

#defineINPUT_VAL_UP                 0  
#defineINPUT_VAL_DOWN               1
#defineINPUT_VAL_EXIT               2
#defineINPUT_VAL_UNKNOWN      -1

该值是输入设备(inputdev)通过获取原始输入值(如键盘“U”、"N"、touchscreen的向右滑动10%x坐标)

经过设备模块组件内部的get_input_ev()对原始值进行逻辑处理和转换，提交给input event system core层的。

INPUT_VAL_UP——表示向上翻页事件，INPUT_VAL_DOWN——表示向下翻页事件，INPUT_VAL_EXIT——

表示退出电子书事件，INPUT_VAL_UNKNOWN——表示获取了未知值，需要异常处理。

这样就把底层输入设备不同的输入特性和采用值封装起来，提供了统一的抽象input event接口。
核心描述符 input_dev:

核心描述符声明如下，

typedef structinput_dev
            char *name;
            union input_method mthd;
            int (*init_dev)(void);
            int (*exit_dev)(void);
            int (*get_input_ev)(struct input_ev*pev);
            struct input_dev *next;
input_dev;

mthd是一个联合体，根据不同是输入策略(如select机制，多线程等)实际实现方法，根据配置，由宏开关隔开，

根据实际需要配置成select文件描述符，或者多线程下的线程id。

系统所加载的input_dev列表，注意，加载的输入设备不一定被激活使能。

加载之后，只有通过enable_input_dev_set()函数使能的设备，才能产生输入响应。

init_dev() 与 exit_dev():

实际输入设备的初始化与退出函数，需要根据设备的特性在不同输入设备组件函数中实现，

在enable_input_dev_set()与 disable_input_dev_set()函数中被调用。

get_input_ev():

实际输入设备组件的输入事件获取函数，将原始输入值经过一点逻辑处理，转换成input_ev

然后提交给input eventsystem core层。

get_rt_input_ev():

该API被用户调用，获取input_ev()的。它会从所有被enble的input dev中探测是否有输入事件产生，

然后返回结果，不同实现方法的差异，在下一节再叙述。

enable_input_dev_set()与 disable_input_dev_set():

该对函数根据输入参数列表中input dev的name使能/关闭输入加载到系统中的input_dev，只有使能的

input dev才会有输入响应。

3).输入事件系统函数多种实现方法比较

input eventsystem 的函数实现位于myinput/myinput.c文件中。

其它函数和之前的系统类似，都是链表相关的加载，调试操作，最重要的函数是get_rt_input_ev()

get_rt_input_ev()的实现方法：

轮询(query)方法：

轮询方法的get_rt_input_ev()函数实现方法如下。它是轮流调用各个输入设备的get_input_ev()函数，

有输入事件发生，返回0表示成功，否则query完所有设备之后，没有任何输入事件，则返回-1。

            int ret;
            struct input_dev *tmp_dev = idev_h;
            while(tmp_dev)
                        //printf("use inputdev: %s\\n",tmp_dev->name);
                        if(tmp_dev->get_input_ev(pev)== 0)
                                     return 0;
                        tmp_dev =tmp_dev->next;
            
            return -1;

该方法，适合单个enable输入设备进行初次项目验证与调试。主要缺点有：

1.CPU占用率高（轮询的老毛病）

2.当不同input_dev的get_input_ev()函数实现机制不同时(如stdin采用非阻塞机制，而tscreen设备用阻塞机制)，

则容易导致非阻塞机制的设备处于饥饿状态，电子书应用进程会阻塞在tscreen设备直到获取输入值，

这样stdin设备的输入将得不到响应。这样，上层接口就得考虑底层组件的实现机制。

所以这并不是正式release项目的一个好机制，只是做初次调试而已。

Select 机制：

select机制的get_rt_input_ev()函数实现方法如下。它在每个input_dev组件的init_dev()函数的实现中，将设备描述符fd

加入了input event system core的fd_set中，来通过select机制查询input_ev是否发生。

       int ret;
            struct input_dev *tmp_dev = idev_h;
            fd_set tmp_rd_set = idev_fd_set;
            ret = select(max_fd_val,&tmp_rd_set, NULL, NULL, NULL);
            if(ret > 0)
                        while(tmp_dev)
                                     if(FD_ISSET(tmp_dev->mthd.fd,&tmp_rd_set))
                                                 if(tmp_dev->get_input_ev(pev)== 0)
                                                             return0;
                                     tmp_dev =tmp_dev->next;
                        
                      
            return -1;

采用select机制，就能解决轮询(query)方法中所叙述的2个问题，不管底层input_dev的 get_input_ev() 函数如何实现，

只要select函数中的tmp_rd_set集中的描述符有输入事件发生，则select函数将返回，而不会产生一个设备处于饥饿状态。

但是该方法也有缺点——使得电子书应用进程在select函数处阻塞，影响系统整体效率。

多线程机制：

多线程机制的get_rt_input_ev()函数实现方法如下，它为每个输入设备在每个input_dev组件的init_dev()时，开启一个线程，

然后在用户调用get_rt_input_ev()函数时，等待产生input_ev的线程提交条件信号，然后去获取该input_dev所产生的input_ev的值。

          pthread_mutex_lock(&input_mutex);
            pthread_cond_wait(&input_cond,&input_mutex);
            memcpy(pev, &sh_iev,sizeof(struct input_ev));
            pthread_mutex_unlock(&input_mutex);
            return 0;

采用多线程的方法，CPU占用较低，处理相对高效，也不会出现某设备由于实现机制而产生的饥饿问题。

2.输入事件系统(Input EventSystem)模块组件

1). stdin dev

stdin_dev 组件的实现的源代码在myinput/stdin_dev.c文件中。类似于其它子系统，stdin_dev主要也是填充

实现核心input_dev描述符，实现填充代码如下：

static structinput_dev stdin_dev = 
                       .name          = "stdin_dev",
                       .init_dev      = init_stdin_dev,
                       .exit_dev      = exit_stdin_dev,
                       .get_input_ev =get_stdin_dev_ev,
;

init_stdin_dev():

由于stdin_dev设备主要是利用tty终端的标准输入stdin关联键盘的"U"/"N"/"Q"三键控制翻页与结束，

该函数作为stdin_dev的初始化函数，首选要把终端的标准输入stdin设置为non-canon模式，缓冲设为最小。

这个函数所使用的Linux系统终端相关的函数和结构的用法细节，可以参考《Unix环境高级编程一书》。

exit_stdin_dev():

该函数也是调用Linux系统终端相关API，将终端tty的状态恢复正常模式。

get_stdin_dev_ev():

该函数获取终端stdin的原始输入，并把如果遇到U/N/Q三个键输入，则input_ev的val值设为对应的

INPUT_VAL_UP/INPUT_VAL_DOWN/INPUT_VAL_EXIT，然后将输入事件提交给input system core。

2). touchscreen

Smart210 开发板触屏特性与使用方法:

Smart210 开发板触屏是7寸多点触控电容触屏，而不是@韦东山老师视频里用的电阻屏。并且，由于Smart210