正点原子I.MX6U-MINI应用篇7输入设备(鼠标键盘触摸屏按钮)的应用编程和tslib库

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了正点原子I.MX6U-MINI应用篇7输入设备(鼠标键盘触摸屏按钮)的应用编程和tslib库相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

什么是输入设备？输入设备其实就是能够产生输入事件的设备就称为输入设备，常见的输入设备包括鼠标、键盘、触摸屏、按钮等等，它们都能够产生输入事件，产生输入数据给计算机系统。

对于输入设备的应用编程其主要是获取输入设备上报的数据、输入设备当前状态等，譬如获取触摸屏当前触摸点的 X、Y 轴位置信息以及触摸屏当前处于按下还是松开状态。

一、输入类设备编程介绍

1.1 什么是输入设备

先来了解什么是输入设备（也称为 input 设备），常见的输入设备有鼠标、键盘、触摸屏、遥控器、电脑画图板等，用户通过输入设备与系统进行交互。

1.2 input子系统

由上面的介绍可知，输入设备种类非常多，每种设备上报的数据类型又不一样，那么 Linux 系统如何管理呢？Linux 系统为了统一管理这些输入设备，实现了一套能够兼容所有输入设备的框架，那么这个框架就是 input 子系统。驱动开发人员基于 input 子系统开发输入设备的驱动程序，input 子系统可以屏蔽硬件的差异，向应用层提供一套统一的接口。
基于 input 子系统注册成功的输入设备，都会在/dev/input 目录下生成对应的设备节点（设备文件），设备节点名称通常为 eventX（X 表示一个数字编号 0、1、2、3 等），譬如/dev/input/event0、/dev/input/event1、/dev/input/event2 等，通过读取这些设备节点可以获取输入设备上报的数据。

1.3 读取数据的流程

如果我们要读取触摸屏的数据，假设触摸屏设备对应的设备节点为/dev/input/event0，那么数据读取流程如下：

  • ①、应用程序打开/dev/input/event0设备文件；
  • ②、应用程序发起读操作（譬如调用read），如果没有数据可读则会进入休眠（阻塞 I/O 情况下）；
  • ③、当有数据可读时，应用程序会被唤醒，读操作获取到数据返回；
  • ④、应用程序对读取到的数据进行解析。

当无数据可读时，程序会进入休眠状态（也就是阻塞），譬如应用程序读触摸屏数据，如果当前并没有去触碰触摸屏，自然是无数据可读；当我们用手指触摸触摸屏或者在屏上滑动时，此时就会产生触摸数据、应用程序就有数据可读了，应用程序会被唤醒，成功读取到数据。那么对于其它输入设备亦是如此，无数据可读时应用程序会进入休眠状态（阻塞式 I/O 方式下），当有数据可读时才会被唤醒。

1.4 应用程序如何解析数据

首先我们要知道，应用程序打开输入设备对应的设备文件，向其发起读操作，那么这个读操作获取到的是什么样的数据呢？其实每一次 read 操作获取的都是一个 struct input_event 结构体类型数据，该结构体定义在<linux/input.h>头文件中，它的定义如下：

struct input_event 
struct timeval time;
__u16 type;
__u16 code;
__s32 value;
;

结构体中的 time 成员变量是一个 struct timeval 类型的变量，该结构体在前面给大家介绍过，内核会记录每个上报的事件其发生的时间，并通过变量 time 返回给应用程序。时间参数通常不是那么重要，而其它3 个成员变量 type、code、value 更为重要。

  • type ：type 用于描述发生了哪一种类型的事件（对事件的分类），Linux 系统所支持的输入事件类型如下所示：
/*
* Event types
*/
#define EV_SYN 0x00  //同步类事件，用于同步事件
#define EV_KEY 0x01  //按键类事件
#define EV_REL 0x02  //相对位移类事件(譬如鼠标)
#define EV_ABS 0x03  //绝对位移类事件(譬如触摸屏)
#define EV_MSC 0x04  //其它杂类事件
#define EV_SW  0x05
#define EV_LED 0x11
#define EV_SND 0x12
#define EV_REP  0x14
#define EV_FF  0x15
#define EV_PWR 0x16
#define EV_FF_STATUS  0x17
#define EV_MAX 0x1f
#define EV_CNT (EV_MAX+1)

以上这些宏定义也是在<linux/input.h>头文件中，所以在应用程序中需要包含该头文件；一种输入设备通常可以产生多种不同类型的事件，譬如点击鼠标按键（左键、右键，或鼠标上的其它按键）时会上报按键类事件，移动鼠标时则会上报相对位移类事件。

  • code ：code 表示该类事件中的哪一个具体事件，以上列举的每一种事件类型中都包含了一系列具体事件，譬如一个键盘上通常有很多按键，譬如字母 A、B、C、D 或者数字 1、2、3、4 等，而 code变量则告知应用程序是哪一个按键发生了输入事件。每一种事件类型都包含多种不同的事件，譬如按键类事件：
#define KEY_RESERVED 0
#define KEY_ESC 1  //ESC 键
#define KEY_1  2  //数字 1 键
#define KEY_2  3  //数字 2 键
#define KEY_TAB 15 //TAB 键
#define KEY_Q  16 //字母 Q 键
#define KEY_W  17 //字母 W 键
#define KEY_E  18 //字母 E 键
#define KEY_R  19 //字母 R 键
……

相对位移事件

#define REL_X  0x00  //X 轴
#define REL_Y  0x01  //Y 轴
#define REL_Z  0x02  //Z 轴
#define REL_RX 0x03
#define REL_RY 0x04
#define REL_RZ  0x05
#define REL_HWHEEL 0x06
#define REL_DIAL  0x07
#define REL_WHEEL 0x08
#define REL_MISC  0x09
#define REL_MAX 0x0f
#define REL_CNT (REL_MAX+1)

绝对位移事件

触摸屏设备是一种绝对位移设备，它能够产生绝对位移事件；譬如对于触摸屏来说，一个触摸点所包含的信息可能有多种，譬如触摸点的 X 轴坐标、Y 轴坐标、Z 轴坐标、按压力大小以及接触面积等，所以 code变量告知应用程序当前上报的是触摸点的哪一种信息（X 坐标还是 Y 坐标、亦或者其它）；绝对位移事件如下：

#define ABS_X  0x00  //X 轴
#define ABS_Y  0x01  //Y 轴
#define ABS_Z  0x02  //Z 轴
#define ABS_RX 0x03
#define ABS_RY 0x04
#define ABS_RZ 0x05
#define ABS_THROTTLE  0x06
#define ABS_RUDDER 0x07
#define ABS_WHEEL 0x08
#define ABS_GAS 0x09
#define ABS_BRAKE 0x0a
#define ABS_HAT0X 0x10
#define ABS_HAT0Y 0x11
#define ABS_HAT1X 0x12
#define ABS_HAT1Y 0x13
#define ABS_HAT2X 0x14
#define ABS_HAT2Y 0x15
#define ABS_HAT3X 0x16
#define ABS_HAT3Y 0x17
#define ABS_PRESSURE  0x18
#define ABS_DISTANCE  0x19
#define ABS_TILT_X 0x1a
#define ABS_TILT_Y 0x1b
#define ABS_TOOL_WIDTH  0x1c
......

除了以上列举出来的之外，还有很多，大家可以自己浏览<linux/input.h>头文件（这些宏其实是定义在input-event-codes.h 头文件中，该头文件被<linux/input.h>所包含了），关于这些具体的事件，后面再给大家进行介绍。

  • value ：内核每次上报事件都会向应用层发送一个数据 value，对 value 值的解释随着 code 的变化而变化。譬如对于按键事件（type=1）来说，如果 code=2（键盘上的数字键 1，也就是 KEY_1），那么如果 value 等于 1，则表示 KEY_1 键按下；value 等于 0 表示 KEY_1 键松开，如果 value 等于 2则表示 KEY_1键长按。再比如，在绝对位移事件中（type=3），如果 code=0 （触摸点 X坐标 ABS_X），那么 value 值就等于触摸点的 X 轴坐标值；同理，如果 code=1（触摸点 Y 坐标 ABS_Y），此时value 值便等于触摸点的 Y 轴坐标值；所以对 value 值的解释需要根据不同的 code 值而定！

数据 同步
上面我们提到了同步事件类型 EV_SYN，同步事件用于实现同步操作、告知接收者本轮上报的数据已经完整。应用程序读取输入设备上报的数据时，一次 read 操作只能读取一个 struct input_event 类型数据，譬如对于触摸屏来说，一个触摸点的信息包含了 X 坐标、Y 坐标以及其它信息，对于这样情况，应用程序需要执行多次 read 操作才能把一个触摸点的信息全部读取出来，这样才能得到触摸点的完整信息。

那么应用程序如何得知本轮已经读取到完整的数据了呢？其实这就是通过同步事件来实现的，内核将
本轮需要上报、发送给接收者的数据全部上报完毕后，接着会上报一个同步事件，以告知应用程序本轮数据已经完整、可以进行同步了。

同步类事件中也包含了多种不同的事件，如下所示：

/*
* Synchronization events.
*/
#define SYN_REPORT 0
#define SYN_CONFIG 1
#define SYN_MT_REPORT 2
#define SYN_DROPPED  3
#define SYN_MAX  0xf
#define SYN_CNT (SYN_MAX+1)

所以的输入设备都需要上报同步事件，上报的同步事件通常是 SYN_REPORT，而 value 值通常为 0。

1.5 读取struct input_event数据

根据前面的介绍可知，对输入设备调用 read()会读取到一个 struct input_event 类型数据，本小节编写一个简单地应用程序，将读取到的 struct input_event 类型数据中的每一个元素打印出来、并对它们进行解析。

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

int main(int argc, char *argv[])

    struct input_event in_ev = 0;
    int fd = -1;

    /* 校验传参 */
    if (2 != argc) 
        fprintf(stderr, "usage: %s <input-dev>\\n", argv[0]);
        exit(-1);
    

    /* 打开文件 */
    if (0 > (fd = open(argv[1], O_RDONLY))) 
        perror("open error");
        exit(-1);
    

    for ( ; ; ) 

        /* 循环读取数据 */
        if (sizeof(struct input_event) !=
            read(fd, &in_ev, sizeof(struct input_event))) 
            perror("read error");
            exit(-1);
        

        printf("type:%d code:%d value:%d\\n",
                in_ev.type, in_ev.code, in_ev.value);

执行程序时需要传入参数，这个参数就是对应的输入设备的设备节点（设备文件），程序中会对传参进行校验。程序中首先调用 open()函数打开设备文件，之后在 for 循环中调用 read()函数读取文件，将读取到的数据存放在 struct input_event 结构体对象中，之后将结构体对象中的各个成员变量打印出来。注意，程序中使用了阻塞式 I/O 方式读取设备文件，所以当无数据可读时 read 调用会被阻塞，知道有数据可读时才会被唤醒！

Tips：设备文件不同于普通文件，读写设备文件之前无需设置读写位置偏移量。

使用交叉编译工具编译上述代码得到可执行文件，在使用交叉编译链之前要使能环境变量。

source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi
$CC -o read_input read_input.c

1.6 上传程序到开发板执行

开发板启动后通过nfs挂载Ubuntu目录的方式，将相应的文件拷贝到开发板上。简单来说，就是通过NFS在开发板上通过网络直接访问ubuntu虚拟机上的文件，并且就相当于自己本地的文件一样。

开发板想访问/home/zhiguoxin/myproject/alientek_app_development_source这个目录中的文件，就要把/home/zhiguoxin/myproject/alientek_app_development_source挂载到开发板的mnt目录，这样就可以通过nfs来访问/home/zhiguoxin/myproject/alientek_app_development_source了。

因为我的代码都放在/home/zhiguoxin/myproject/alientek_app_development_source这个目录下，所以我们将这个目录作为NFS共享文件夹。设置方法参考移植SQLite3、OpenCV到RV1126开发板上开发人脸识别项目第一章。

Ubuntu IP为192.168.10.100，然后一般都是挂载在开发板的mnt目录下，这个目录是专门用来给我们作为临时挂载的目录。

然后使用MobaXterm软件通过SSH访问开发板。

ubuntu ip:192.168.10.100
windows ip:192.168.10.200
开发板ip:192.168.10.50

在开发板上执行以下命令：

mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.10.100:/home/zhiguoxin/myproject/alientek_app_development_source /mnt

就将开饭的mnt目录挂载在ubuntu的/home/zhiguoxin/myproject/alientek_app_development_source目录下了。这样我们就可以在Ubuntu下修改文件，然后可以直接在开发板上执行可执行文件了。当然我这里的/home/zhiguoxin/myproject/和windows之间是一个共享目录，我也可以直接在windows上面修改文件，然后ubuntu和开发板直接进行文件同步了。

1.7 在开发板上验证

Mini 开发板上都有一个用户按键 KEY0，它就是一个典型的输入设备，如下图所示：

该按键是提供给用户使用的一个 GPIO 按键，在出厂系统中，该按键驱动基于 input 子系统而实现，所以在/dev/input目录下存在 KEY0 的设备节点，可以通过查看/proc/bus/input/devices文件得知，查看该文件可以获取到系统中注册的所有输入设备相关的信息，如下所示：

cat /proc/bus/input/devices


接下来我们使用这个按键进行测试，执行下面的命令：



程序运行后，执行按下KEY0、松开KEY0等操作，终端将会打印出相应的信息，如上图所示。

第一行中type等于 1，表示上报的是按键事件EV_KEY，code=114，打开 input-event-codes.h 头文件进行查找，可以发现code=114对应的是键盘上的KEY_VOLUMEDOWN按键，这个是Mini开发板出厂系统已经配置好的。而value=1表示按键按下，所以整个第一行的意思就是按键KEY_VOLUMEDOWN被按下。

第二行，表示上报了EV_SYN同步类事件（type=0）中的SYN_REPORT事件（code=0），表示本轮数据已经完整、报告同步。

第三行，type等于1，表示按键类事件，code等于 114、value 等于0，所以表示按键KEY_VOLUMEDOWN被松开。

第四行，又上报了同步事件。

所以整个上面4行的打印信息就是开发板上的KEY0按键被按下以及松开这个过程，内核所上报的事件以及发送给应用层的数据value。

我们试试长按按键 KEY0，按住不放，如下所示：


可以看到上报按键事件时，对应的value等于 2，表示长按状态。

1.8 按键应用编程

本小节编写一个应用程序，获取按键状态，判断按键当前是按下、松开或长按状态。从上面打印的信息可知，对于按键来说，它的事件上报流程如下所示：

# 以字母 A 键为例
KEY_A //上报 KEY_A 事件
SYN_REPORT  //同步

如果是按下，则上报KEY_A事件时，value=1；如果是松开，则value=0；如果是长按，则value=2。
接下来编写按键应用程序，读取按键状态并将结果打印出来，代码如下所示：

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

int main(int argc, char *argv[])

    struct input_event in_ev = 0;
    int fd = -1;
    int value = -1;

    /* 校验传参 */
    if (2 != argc) 
        fprintf(stderr, "usage: %s <input-dev>\\n", argv[0]);
        exit(-1);
    

    /* 打开文件 */
    if (0 > (fd = open(argv[1], O_RDONLY))) 
        perror("open error");
        exit(-1);
    

    for ( ; ; ) 

        /* 循环读取数据 */
        if (sizeof(struct input_event) !=
            read(fd, &in_ev, sizeof(struct input_event))) 
            perror("read error");
            exit(-1);
        

        if (EV_KEY == in_ev.type)  //按键事件
            switch (in_ev.value) 
            case 0:
                printf("code<%d>: 松开\\n", in_ev.code);
                break;
            case 1:
                printf("code<%d>: 按下\\n", in_ev.code);
                break;
            case 2:
                printf("code<%d>: 长按\\n", in_ev.code);
                break;

在for循环中，调用read()读取输入设备上报的数据，当按键按下或松开（以及长按）动作发生时，read()会读取到输入设备上报的数据，首先判断此次上报的事件是否是按键类事件（EV_KEY），如果是按键类事件、接着根据value值来判断按键当前的状态是松开、按下还是长按。

将上述代码进行编译：

然后在开发板中测试

./read_key /dev/input/event2

运行程序之后，按下 KEY0 或松开 KEY0 以及长按情况下，终端会打印出相应的信息，如上图所示。code=114（KEY_VOLUMEDOWN 按键）。

除了测试开发板上的 KEY0 按键之外，我们还可以测试键盘上的按键，首先找到一个 USB 键盘连接到开发板的 USB HOST接口上，驱动加载成功之后，可以查看下该键盘设备对应的设备节点，使用命令cat /proc/bus/input/devices，在打印信息中找到键盘设备的信息：


我使用的是一个Ducky的USB键盘"Ducky Akko Keyboard"，对应的设备节点为/dev/input/event3，
运行测试程序并按下、松开键盘上的按键：


大家可以根据code值查询到对应的按键（通过input-event-codes.h头文件），譬如code=30对应的是键盘上的字母A键，code=48对应的是字母B键。

二、使用tslib库

上面介绍了如何编写触摸屏应用程序，包括单点触摸和多点触摸，主要是对读取到的struct input_event类型数据进行剖析，得到各个触摸点的坐标。tslib 库，这是 Linux 系统下，专门为触摸屏开发的应用层函数库。

2.1 tslib简介

tslib是专门为触摸屏设备所开发的 Linux 应用层函数库，并且是开源，也就意味着我们可以直接获取到tslib 的源代码。

tslib为触摸屏驱动和应用层之间的适配层，它把应用程序中读取触摸屏struct input_event类型数据（这是输入设备上报给应用层的原始数据）并进行解析的操作过程进行了封装，向使用者提供了封装好的 API 接口。tslib 从触摸屏中获得原始的坐标数据，并通过一系列的去噪、去抖、坐标变换等操作，来去除噪声并将原始的触摸屏坐标转换为相应的屏幕坐标。

tslib 有一个配置文件ts.conf，该配置文件中提供了一些配置参数、用户可以对其进行修改，具体的配置信息稍后介绍！

tslib可以作为Qt的触摸屏输入插件，为Qt提供触摸输入支持，如果在嵌入式 Linux 硬件平台下开发过
Qt 应用程序的读者应该知道；当然，并不是只有 tslib 才能作为 Qt 的插件、为其提供触摸输入支持，还有很多插件都可以，只不过大部分都会选择使用 tslib。

2.2 tslib下载和安装

2.2.1 下载tslib源码

首先下载tslib源码包，进入到tslib的 git 仓库下载源码https://github.com/libts/tslib/releases，如下：

所以为了统一，我们也下载 1.16 版本的 tslib，往下翻找到 1.16 版本的下载链接：

将其解压到当前目录下：

tar -xzf tslib-1.16.tar.gz

解压之后会生成tslib-1.16目录，在/home/zhiguoxin/linux/tool目录下创建 tslib 目录，等会编译tslib库的时候将安装目录指定到这里，如下所示：


进入到 tslib-1.16 目录，准备进行编译 tslib 源码：

接下来进行编译，整个源码的编译分为3个步骤：

  • 首先第一步是配置工程；
  • 第二步是编译工程；
  • 第三步是安装，将编译得到的库文件、可执行文件等安装到一个指定的目录下。首先在配置工程之前，先对交叉编译工具的环境进行设置，使用source执行交叉编译工具安装目录下的environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi脚本文件：
source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi

执行下面这条命令对 tslib 源码工程进行配置：

./configure --host=arm-poky-linux-gnueabi --prefix=/home/zhiguoxin/linux/tool/tslib/

至于工程是如何配置的，大家可以执行./configure --help查看它的配置选项以及含义，--host选项用于指定交叉编译得到的库文件是运行在哪个平台，通常将--host设置为交叉编译器名称的前缀，譬如 arm-poky-linux-gnueabi-gcc前缀就是arm-poky-linux-gnueabi；--prefix选项则用于指定库文件的安装路径，我们将安装路径设置为之前创建的/home/zhiguoxin/linux/tool/tslib目录。

接着编译工程，直接执行 make：

make

最后执行 make install 安装：

make install

2.2.2 tslib安装目录下的文件夹介绍

进入到tslib安装目录下：

cd /home/zhiguoxin/linux/tool/tslib

bin目录

bin目录下有一些 tslib 提供的小工具，可以用于测试触摸屏，如下所示：

etc目录

etc目录下有一个配置文件 ts.conf，前面给大家提到过，

打开ts.conf文件看看它有哪些配置选项：

这里的配置不需要去改动了，直接使用默认的配置就行了。

  • module_raw input：取消注释，使能支持 input 输入事件；
  • module pthres pmin=1：如果我们的设备支持按压力大小测试，那么可以把它的注释取消，pmin 用于调节按压力灵敏度，默认就是等于 1。
  • module dejitter delta=100：tslib 提供了触摸屏去噪算法插件，如果需要过滤噪声样本，取消注释，默认参数delta=100。
  • module linear：tslib 提供了触摸屏坐标变换的功能，譬如将 X、Y 坐标互换、坐标旋转等之类，如果我们需要实现坐标变换，可以把注释去掉。

include目录

include 目录下只有一个头文件tslib.h，该头文件中包含了一些结构体数据结构以及 API 接口的申明，使用tslib提供的API就需要包含该头文件。

lib目录

lib目录下包含了编译tslib源码所得到的库文件，默认这些都是动态库文件，也可以通过配置tslib工程使其生成静态库文件；ts目录下存放的是一些插件库。

share目录

可以忽略！

2.3 在开发板上测试 tslib

移植的最后一步就是把tslib安装目录下的库文件、etc下的配置文件以及编译得到的测试工具拷贝到开发板Linux系统目录下，由于开发板出厂系统中已经移植了tslib库，所以我们这里就不用拷贝了。但如果大家是自己做的根文件系统，并没有移植tslib，那么就需要把这些库、可执行文件以及配置文件拷贝到根文件系统中，只需要下面四步，这里就不做过多的演示了：

  • 将安装目录bin/目录下的所有可执行文件拷贝到开发板/usr/bin 目录下；
  • 将安装目录etc/目录下的配置文件 ts.conf 拷贝到开发板/etc 目录下；
  • 将安装目录lib/目录下的所有库文件拷贝到开发板/usr/lib 目录下。
  • 将安装目录下的测试工具、库文件以及配置文件拷贝到开发板之后，接着需要配置一些环境变量，因为tslib工作的时候它需要依赖于一些环境变量，譬如它会通过读取环境变量来得知ts.conf配置文件、库文件的路径以及我们要测试的触摸屏对应的设备节点等。
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