linux內核input子系統解析

Android、X windows、qt等衆多應用對於linux系統中鍵盤、鼠標、觸摸屏等輸入設備的支持都通過、或越來越傾向於標準的input輸入子系統。

    因爲input子系統已經完成了字符驅動的文件操作接口,所以編寫驅動的核心工作是完成input系統留出的接口,工作量不大。但如果你想更靈活的應用它,就需要好好的分析下input子系統了。

一、input輸入子系統框架

    下圖是input輸入子系統框架,輸入子系統由輸入子系統核心層( Input Core ),驅動層和事件處理層(Event Handler)三部份組成。一個輸入事件,如鼠標移動,鍵盤按鍵按下,joystick的移動等等通過 input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到達用戶空間傳給應用程序。

 

 

注意:keyboard.c不會在/dev/input下產生節點,而是作爲ttyn終端(不包括串口終端)的輸入。

 

二、Input driver編寫要點

1、分配、註冊、註銷input設備

struct input_dev *input_allocate_device(void)

int input_register_device(struct input_dev *dev)

void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

 

2、設置input設備支持的事件類型、事件碼、事件值的範圍、input_id等信息

參見usb鍵盤驅動:usbkbd.c

usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);//設置bustype、vendo、product等

input_dev->evbit[0] = BIT(EV_KEY) | BIT(EV_LED) | BIT(EV_REP);//支持的事件類型

input_dev->ledbit[0] = BIT(LED_NUML) | BIT(LED_CAPSL) | BIT(LED_SCROLLL) | BIT(LED_COMPOSE) | BIT(LED_KANA);// EV_LED事件支持的事件碼

for (i = 0; i < 255; i++)

    set_bit(usb_kbd_keycode[i], input_dev->keybit); //EV_KEY事件支持的事件碼

include/linux/input.h中定義了支持的類型(下面列出的是2.6.22內核的情況)

#define EV_SYN          0x00

#define EV_KEY          0x01

#define EV_REL          0x02

#define EV_ABS          0x03

#define EV_MSC          0x04

#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

一個設備可以支持一個或多個事件類型。每個事件類型下面還需要設置具體的觸發事件碼。比如:EV_KEY事件,需要定義其支持哪些按鍵事件碼。

 

 

3、如果需要,設置input設備的打開、關閉、寫入數據時的處理方法

參見usb鍵盤驅動:usbkbd.c

    input_dev->open = usb_kbd_open;

    input_dev->close = usb_kbd_close;

    input_dev->event = usb_kbd_event;

4、在發生輸入事件時,向子系統報告事件

用於報告EV_KEY、EV_REL、EV_ABS等事件的函數有:

void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

    void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

    void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

    如果你覺得麻煩,你也可以只記住1個函數(因爲上述函數都是通過它實現的)

void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)

 

 

三、Event Handler層解析

1、Input輸入子系統數據結構關係圖

 

 

2、input_handler結構體

以evdev.c中的evdev_handler爲例:

static struct input_handler evdev_handler = {

    .event =    evdev_event, //向系統報告input事件,系統通過read方法讀取

    .connect =  evdev_connect, //和input_dev匹配後調用connect構建

    .disconnect =   evdev_disconnect,

    .fops =     &evdev_fops,  //event設備文件的操作方法

    .minor =    EVDEV_MINOR_BASE,  //次設備號基準值

    .name =     "evdev",

    .id_table = evdev_ids,  //匹配規則

};

 

3、input字符設備註冊過程

drivers/input/input.c中:

static int __init input_init(void)

{

    int err;

    err = class_register(&input_class);

……

    err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);

    ……

}

input_fops定義:

static const struct file_operations input_fops = {

    .owner = THIS_MODULE,

    .open = input_open_file,

};

 

Input_dev和input_handler匹配後調用input_handler的connect。以evdev_handler爲例:

static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,

             const struct input_device_id *id)

{

    struct evdev *evdev; 

    struct class_device *cdev;

    dev_t devt;

    int minor;

    int error;

 

    for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS && evdev_table[minor]; minor++);

    if (minor == EVDEV_MINORS) {

        printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices/n");

        return -ENFILE;

    }

 

    evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);//爲每個匹配evdev_handler的設備創建一個evdev。

    if (!evdev)

        return -ENOMEM;

 

    INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);

    init_waitqueue_head(&evdev->wait);

 

    evdev->exist = 1;

    evdev->minor = minor;

    evdev->handle.dev = dev;

    evdev->handle.name = evdev->name;

    evdev->handle.handler = handler;

    evdev->handle.private = evdev;

    sprintf(evdev->name, "event%d", minor);

 

    evdev_table[minor] = evdev;//記錄evdev的位置,字符設備/dev/input/evnetx訪問時根據次設備號及EVDEV_MINOR_BASE最終在evdev_open中找到對應的evdev

    devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor),

    cdev = class_device_create(&input_class, &dev->cdev, devt,

                 dev->cdev.dev, evdev->name);//創建了event字符設備節點

    ……

}

 

4、input字符設備的打開過程

static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)

{

struct input_handler *handler = input_table[iminor(inode) >> 5];

//得到對應的input_handler

    const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;

    int err;

    if (!handler || !(new_fops = fops_get(handler->fops)))

//取出對應input_handler的file_operations

        return -ENODEV;

    if (!new_fops->open) {

        fops_put(new_fops);

        return -ENODEV;

    }

    old_fops = file->f_op;

    file->f_op = new_fops;//重定位打開的設備文件的操作方法

    err = new_fops->open(inode, file);

    if (err) {

        fops_put(file->f_op);

        file->f_op = fops_get(old_fops);

    }

    fops_put(old_fops);

    return err;

}

5、input字符設備的其它操作

    由於在open階段已經把設備文件的操作操作方法重定位了到了具體的input_handler,所以其它接口操作(read、write、ioctl等),由各個input_handler的fops方法決定。如evdev.c中的:evdev_fops

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