iMX6ULL驱动开发 | 让imx6ull开发板支持usb接口FC游戏手柄

手边有一闲置的linux开发板iMX6ULL一直在吃灰，不用来搞点事情，总觉得对不住它。业余打发时间就玩起来吧，总比刷某音强。从某多多上买来一个usb接口的游戏手柄，让开发板支持以下它，后续就可以接着在上面玩童年经典游戏啦。

 我使用的是正点原子的I.MX6U-ALPHA 开发板，板子资源很丰富。计划搞一个系列在上面玩各种有意思的事情。包含linux驱动开发和应用开发，最终学以致用，在玩中学，兴趣是最好的老师。

 展示下我买的FC游戏手柄长这样，普普通通，但便宜啊，还是经典的味道。

驱动移植过程

确定设备类型

要让板子支持这一USB接口的FC游戏手柄，首先得知道这个手柄是使用的什么接口协议。插到win10电脑上看了下，是一个USB协议接口的HID类型的设备。USB-HID是Universal Serial Bus-Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。

USB的硬件端口是统一的，但是USB设备却是多种多样的，USB主机根据USB设备的描述符来区分不同的USB设备。每一个USB设备都有自己的描述符，当插入USB设备之后，主机会向从机发送命令，从机收到命令之后，会返回特定的描述符信息。主机通过解析收到的描述符，来识别从机设备的相关信息，这个过程，就是设备枚举(enumeration)过程。

获取USB的VID和PID信息

我的这个FC手柄插到电脑上后识别出了usb-hid设备。查看到它的vid和pid信息，直接在电脑的设备管理器里能够查看到，这个信息很有用，后面驱动移植需要用到。

已启动设备 HID\VID_0810&PID_0001\6&1eff4ed2&0&0000。驱动程序名称: input.inf

查找linux内核源码，锁定相关驱动

在linux内核源码的linux/drivers/hid/路径下，有跟HID相关的驱动源码。打开hid-core.c文件（HID support for Linux），查看下该源文件中是否包含该usb设备的VID和PID信息。如果没有，则在hid_have_special_driver添加上VID和PID信息。这个里面的一些宏定义在文件hid-ids.h中可以查看。

torvalds大神linux源码的github地址：

GitHub - torvalds/linux: Linux kernel source tree

/** A list of devices for which there is a specialized driver on HID bus.** Please note that for multitouch devices (driven by hid-multitouch driver),* there is a proper autodetection and autoloading in place (based on presence* of HID_DG_CONTACTID), so those devices don't need to be added to this list,* as we are doing the right thing in hid_scan_usage().** Autodetection for (USB) HID sensor hubs exists too. If a collection of type* physical is found inside a usage page of type sensor, hid-sensor-hub will be* used as a driver. See hid_scan_report().*/
static const struct hid_device_id hid_have_special_driver[] = {{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_A4TECH, USB_DEVICE_ID_A4TECH_WCP32PU) },{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_A4TECH, USB_DEVICE_ID_A4TECH_X5_005D) },{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_A4TECH, USB_DEVICE_ID_A4TECH_RP_649) },{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_ACRUX, 0x0802) },{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_ACRUX, 0xf705) },//......}

查找近似hid的游戏手柄驱动

通过make menuconfig打开内核配置选项查看。

 找到有个DragonRise Inc, game controller。虽然不确定它跟我的这款FC手柄完美匹配，但至少从名字上看，这就是个游戏手柄的hid设备。

 如果有默认的内核配置选项文件，也可以直接添加选项开关：

CONFIG_HID_DRAGONRISE=y

跟这个相关的驱动源文件是linux/drivers/hid/hid-dr.c。打开这个文件，添加上我的usb设备的VID和PID信息。

static const struct hid_device_id dr_devices[] = {{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_DRAGONRISE, 0x0006),  },{ HID_USB_DEVICE(USB_VENDOR_ID_DRAGONRISE, 0x0011),  },{ HID_USB_DEVICE(0x0810, 0x0001),  },{ }
};

编译内核驱动

#使用Yocto SDK里的GCC 5.3.0交叉编译器编译出厂Linux源码,可不用指定ARCH等，直接执行Make
source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi
#编译前先清除
make distclean
#配置defconfig文件
make imx_v7_defconfig -j 16
#开始编译zImage
make zImage -j 16

这之后，更新板子上的内核并重启设备。把该USB游戏手柄插上去，输入dmesg查看内核日志信息，看是否识别到该设备节点。

dmesg

查看输入设备、获取输入事件信息

/dev/input/目录

/dev/input/目录下的事件都是在驱动中调用input_register_device(struct input_dev *dev)产生的。我的/dev/input/目录中的文件如下：

$ ls /dev/input/
by-id  by-path  event0  event1  event2  event3 

每个event代表一个事件。那么如何知道每个事件分别与哪个设备对应？可以借助于/proc/bus查看。

/proc/bus/input/devices

/proc/bus/input/devices存放了与event对应的相关设备信息。我的板子上查看到的内容如下：

$ cat /proc/bus/input/devices

可以看到，每一项的“H:”一行后边的内容中就是对应的event。 

直接读取/dev/input/eventx

使用cat查看输入事件的内容，操作相应输入设备，事件会上报内容。以字符串方式解读会呈现乱码。所以可以使用hexdump读取十六进制的数据。

测试读取demo

linux内核使用 input_event结构体描述所有的输入事件。

/** The event structure itself*/struct input_event {struct timeval time;__u16 type;__u16 code;__s32 value;
};

为了验证该usb的游戏手柄是否工作，以及获取它对应的键值，写一个小的demo测试读取下。

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/input.h> #define _EV_KEY         0x01    /* button pressed/released */
#define _EV_ABS         0x03    
#define _EV_MSC         0x04   int main() {printf("hello,usb hid joystick key test\n");int fd = open("/dev/input/event3", O_RDONLY);struct input_event e;while(1) {read(fd, &e, sizeof(e));switch(e.type) {case _EV_KEY:printf("type: %d, code: %d,value: %d, time: %d\n", e.type, e.code,e.value, e.time);break;case _EV_ABS:printf("type: %d, code: %d,value: %d, time: %d\n", e.type, e.code,e.value, e.time);break;case _EV_MSC:printf("type: %d, code: %d,value: %d, time: %d\n", e.type, e.code,e.value, e.time);break;default:if(e.type != 0){printf("type:%d, code: %d,value: %d, time: %d\n",e.type, e.code,e.value, e.time);}}}close(fd);return 0;
}

evtest测试工具

在开发input子系统驱动时，常常会使用evtest工具进行测试。evtest是打印evdev内核事件的工具，它直接从内核设备读取并打印设备描述的带有值和符号名的事件，可以用来调试鼠标、键盘、触摸板等输入设备。通常用于调试输入设备的问题。

输出数据中，“type”是input类型，可以是“EV KEY”、“EV SW”、“EV SND”、“EV LED”或数值；“value”可以是十进制也可以是十六进制，或者是查询的kev/开关/声音/LED的常量名。

evtest工具下载安装

下载地址：Index of /debian/pool/main/e/evtest/ | 南阳理工学院开源镜像站 | Nanyang Institute of Technology Open Source Mirror

交叉编译安装

#解压缩
$ tar   -xjvf   evtest_1.33.orig.tar.bz2
$ cd evtest-1.33/#加载环境
source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi#生成makefile，指定交叉编译
.confiqure --host=arm-linux#编译
make

evtest工具使用

 运行示例

time：事件产生的时间。

type：事件类型，常见的有：EV_KEY(键盘)、EV_REL(相对坐标)、EV_ABS(绝对坐标)、,定义在[input-event-codes.h] (https://github.com/torvalds/linux/blob/master/include/uapi/linux/input-event-codes.h#LC35) 或 input.h 中。

code：事件的代码，对事件进一步的描述，如：键盘事件的键值(KEY_NUMLOCK、KEY_ESC、KEY_1、KEY_A)。

value：事件的值，对事件更具体地描述，如：按键的按下/抬起。

以下是使用devtest工具，（各按一次上，下，左，右，选择，开始等按键）， 抓取的各个按键的反馈信息：

手柄上的键值确定

FC手柄上一般包含以下键。左，右，上，下，start，select，A，B，X，Y。

     /*** FC手柄 bit 键位对应关系 真实手柄中有一个定时器，处理 连A  连B* 0  1   2       3       4    5      6     7* A  B   Select  Start  Up   Down   Left  Right*/

如果你买的usb接口的FC游戏手柄是DragonRise Inc. game这家的，估计就不用以上这么的测试键值了，直接启用就能用。但是我随便买的这款需要测试下对应起来才能用。

 经过以上测试，最终确定键值的对应关系如下：

游戏手柄按键	读出的键值
左侧方向键上	type: 3, code:1,value: 0 type: 3, code:1,value: 127
左侧方向键下	type: 3, code:1,value: 255 type: 3, code:1,value: 127
左侧方向键左	type: 3, code:0,value: 0 type: 3, code:0,value: 127
左侧方向键右	type: 3, code:0,value: 255 type: 3, code:0,value: 127
SELECT键	type: 1, code:296,value: 1 type: 1, code:296,value: 0
START键	type: 1, code:297,value: 1 type: 1, code:297,value: 0
右边数字键1	type: 1, code:288,value: 1 type: 1, code:288,value: 0
右边数字键2	type: 1, code:289,value: 1 type: 1, code:289,value: 0
右边数字键3	type: 1, code:290,value: 1 type: 1, code:290,value: 0
右边数字键4	type: 1, code:291,value: 1 type: 1, code:291,value: 0

最后试了下控制完全没问题，还很流畅呢！可以愉快的玩耍啦，带上个充电宝，这个就是我的移动游戏机，支持无限多个好玩的经典游戏！关于Nes模拟器的移植后面逐一揭晓，欢迎关注收藏。 

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