Linux input子系统（二）uinput 原理和用途

哈喽，大家好，我是程序员秘书LittleG。

前言

uinput即Userspace Input，uinput 的实现是基于 Linux input子系统（Input Subsystem），允许用户空间程序创建虚拟的输入设备并向内核发送输入事件，比如键盘敲击、鼠标移动等，就像这些事件来自真实的物理设备一样。对于开发自定义输入设备驱动、自动化测试、游戏控制模拟以及各种人机交互实验等场景非常有用。

可能的使用场景有：

自动化测试：模拟用户操作，如点击、滑动等，进行UI自动化测试。在自动化测试过程中，可以模拟用户的输入操作来测试软件的功能。

自定义输入设备：为没有驱动支持的新奇设备创建虚拟驱动。

游戏控制模拟：模拟游戏手柄或其他特殊控制器。一些游戏玩家可能会使用脚本来自动执行一些复杂的操作。

辅助工具开发：如屏幕键盘、宏命令工具等。实现一些辅助工具（如屏幕阅读器、残疾人辅助工具等）可能需要模拟输入设备来与操作系统或其他应用程序进行交互。

uinput的使用场景非常广泛，包括但不限于以上场景。下面就学习看下原理和如何使用。

实现原理

uinput 通过在内核和用户空间之间创建一个特殊的设备文件（通常是 /dev/uinput）来工作。用户空间程序可以打开这个文件，并向其中写入数据来模拟输入事件。这些数据会被内核的输入子系统接收，并像真实的输入设备产生的事件一样进行处理。

具体来说，uinput 的实现包括以下几个步骤：

创建 uinput 设备：用户空间程序通过 ioctl 调用 UINPUT_CREATE_DEVICE 请求来创建一个 uinput 设备。这个请求需要指定模拟的输入设备的类型和属性。

设置输入事件：用户空间程序通过写入 /dev/uinput 设备文件来设置要模拟的输入事件。这些事件可以是键盘按键、鼠标移动、触摸屏触摸等。

启用 uinput 设备：在设置完所有需要的输入事件后，用户空间程序通过 ioctl 调用 UINPUT_START_DEVICE 请求来启用 uinput 设备。此时，内核的输入子系统会开始处理这些模拟的输入事件。

发送输入事件：一旦 uinput 设备被启用，用户空间程序就可以通过写入 /dev/uinput 设备文件来发送输入事件了。这些事件会被内核的输入子系统接收，并像真实的输入设备产生的事件一样进行处理。

销毁 uinput 设备：当用户空间程序不再需要模拟输入设备时，它可以通过 ioctl 调用 UINPUT_DESTROY_DEVICE 请求来销毁 uinput 设备。

补充说明

关于配置设备属性
在创建虚拟设备之前，需要通过ioctl调用配置设备的各种属性，比如设备名称、ID（厂商ID、产品ID、版本等）、支持的事件类型（EV_KEY、EV_REL、EV_ABS等）和具体的事件代码（如BTN_LEFT、KEY_A、REL_X等）。

关于发送事件
一旦设备被创建，就可以通过写入input_event结构体到文件描述符来模拟输入事件。每个事件包括类型（EV_KEY、EV_REL等）、代码（按键、轴等）、值（按键状态、移动距离等）以及一个同步事件（EV_SYN）来标记事件包的结束。

使用举例

下面是一个简单的使用例子，通过uinput创建虚拟键盘并发送一次键击事件：

#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/uinput.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd;
    struct uinput_user_dev uidev;
    struct input_event ev;

    /* 打开uinput设备 */
    fd = open("/dev/uinput", O_WRONLY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
        perror("Error opening /dev/uinput");
        return 1;
    }

    /* 配置虚拟设备 */
    memset(&uidev, 0, sizeof(uidev));
    strncpy(uidev.name, "Virtual Keyboard", UINPUT_MAX_NAME_SIZE);
    uidev.id.bustype = BUS_USB;
    uidev.id.vendor = 0x1234;
    uidev.id.product = 0x5678;
    uidev.id.version = 1;

    /* 设置支持的事件类型 */
    ioctl(fd, UI_SET_EVBIT, EV_KEY);
    ioctl(fd, UI_SET_KEYBIT, KEY_A);

    /* 创建虚拟设备 */
    write(fd, &uidev, sizeof(uidev));
    ioctl(fd, UI_DEV_CREATE);

    /* 发送按键事件 */
    memset(&ev, 0, sizeof(ev));
    ev.type = EV_KEY;
    ev.code = KEY_A;
    ev.value = 1; // 按下
    write(fd, &ev, sizeof(ev));

    ev.value = 0; // 抬起
    write(fd, &ev, sizeof(ev));

    /* 发送同步事件 */
    memset(&ev, 0, sizeof(ev));
    ev.type = EV_SYN;
    ev.code = SYN_REPORT;
    ev.value = 0;
    write(fd, &ev, sizeof(ev));

    /* 销毁设备 */
    ioctl(fd, UI_DEV_DESTROY);
    close(fd);

    return 0;
}

说明：以上代码中，创建了一个名为"Virtual Keyboard"的虚拟键盘设备，发送了一个"A"键的按下与释放事件，并在最后销毁了虚拟设备。

注意，调试运行时，可能会存在相应的权限问题，可以使用root登录运行或chmod修改/dev/uinput权限。

下期见~