Linux 的输入子系统不仅支持鼠标、键盘等常规输入设备,而且还支持蜂鸣器、触摸屏等设备。本章将对 Linux 输
入子系统进行详细的分析。
一 前言
输入子系统又叫 input 子系统。其构建非常灵活,只需要调用一些简单的函数,就可以将一个输入设备的功能呈现
给应用程序。
二 设备驱动层
本节将讲述一个简单的输入设备驱动实例。
这个输入设备只有一个按键,按键被连接到一条中断线上,当按键被按下时,将产生一个中断,内核将检测到这个中
断,并对其进行处理。该实例的代码如下:
#include <asm/io.h>
}
button_dev = input_allocate_device(); /*分配一个设备结构体*/
//input_allocate_device()函数在内存中为输入设备结构体分配一个空间,并对其主要的成员进行了初始化.
if (!button_dev)
}
button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);
//分别用来设置设备所产生的事件以及上报的按键值。Struct iput_dev中有两个成员，一个是evbit.一个是keybit.分别用
//表示设备所支持的动作和键值。
return 0;
input_free_device(button_dev);
}
这个实例程序代码比较简单,在初始化函数 button_init()中注册了一个中断处理函数,然后调用
input_allocate_device()函数分配了一个 input_dev 结构体,并调用 input_register_device()函数对其进行了注册。在中
断处理函数 button_interrupt()中,实例将接收到的按键信息上报给 input 子系统。从而通过 input 子系统,向用户态程序
提供按键输入信息。本实例采用了中断方式,除了中断相关的代码外,实例中包含了一些 input 子系统提供的函数,现对
其中一些重要的函数进行分析。
三 核心层
input_allocate_device()函数,驱动开发人员为了更深入的了解 input 子系统,应该对其代码有一点的认识,该函数的代码
如下:
struct input_dev *input_allocate_device(void)
{
struct input_dev *dev;
dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL); /*分配一个 input_dev 结构体,并初始化为 0*/
if (dev)
{
dev->dev.type = &input_dev_type; /*初始化设备的类型*/
dev->dev.class = &input_class;
device_initialize(&dev->dev);
mutex_init(&dev->mutex); // 初始话互斥锁
spin_lock_init(&dev->event_lock); // 初始化自旋锁
INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list); //初始化链表
INIT_LIST_HEAD(&dev->node);
__module_get(THIS_MODULE);
}
return dev;
}
该函数返回一个指向 input_dev 类型的指针,该结构体是一个输入设备结构体,包含了输入设备的一些相关信息,如
设备支持的按键码、设备的名称、设备支持的事件等。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
Input设备注册的接口为：input_register_device()。代码如下：
__set_bit(EV_SYN, dev->evbit);
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
调用__set_bit()函数设置 input_dev 所支持的事件类型。事件类型由 input_dev 的evbit 成员来表示,在这里将其 EV_SYN 置位,表示设
备支持所有的事件。注意,一个设备可以支持一种或者多种事件类型。常用的事件类型如下:
1. #define EV_SYN 0x00 /*表示设备支持所有的事件*/
2. #define EV_KEY 0x01 /*键盘或者按键,表示一个键码*/
3. #define EV_REL 0x02 /*鼠标设备,表示一个相对的光标位置结果*/
4. #define EV_ABS 0x03 /*手写板产生的值,其是一个绝对整数值*/
5. #define EV_MSC 0x04 /*其他类型*/
6. #define EV_LED 0x11 /*LED 灯设备*/
7. #define EV_SND 0x12 /*蜂鸣器,输入声音*/
8. #define EV_REP 0x14 /*允许重复按键类型*/
9. #define EV_PWR 0x16 /*电源管理事件*/
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
dev->setkeycode = input_default_setkeycode;
//检查 getkeycode()函数和 setkeycode()函数是否被定义,如果没定义,则使用默认的处理函数,这两个函数为
//input_default_getkeycode()和 input_default_setkeycode()。input_default_getkeycode()函数用来得到指定位置的键
//值。input_default_setkeycode()函数用来设置键值。具体啥用处，我也没搞清楚？
//设置 input_dev 中的 device 的名字,名字以 input0、input1、input2、input3、input4等的形式出现在 sysfs
//文件系统中.
error = device_add(&dev->dev);
return error;
//使用 device_add()函数将 input_dev 包含的 device 结构注册到 Linux 设备模型中,并可以在 sysfs
//文件系统中表现出来。
list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);
//调用 list_add_tail()函数将 input_dev 加入 input_dev_list 链表中,input_dev_list 链
//表中包含了系统中所有的 input_dev 设备。
input_attach_handler(dev, handler);
//将input device 挂到input_dev_list链表上.然后，对每一个挂在input_handler_list的handler调用
//input_attach_handler().在这里的情况有好比设备模型中的device和driver的匹配。所有的input device都挂在
//input_dev_list链上。所有的handler都挂在input_handler_list上。
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匹配是在input_attach_handler()中完成的。代码如下：
static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
{
const struct input_device_id *id;
int error;
if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))
return -ENODEV;
//首先判断 handler的 blacklist 是否被赋值,如果被赋值,则匹配 blacklist 中的数据跟 dev->id 的数据是否匹配。blacklist
//是一个 input_device_id*的类型,其指向 input_device_ids的一个表,这个表中存放了驱动程序应该忽略的设备。即使在
//id_table 中找到支持的项,也应该忽略这种设备。
id = input_match_device(handler->id_table, dev);
//调用 input_match_device()函数匹配 handler->>id_table 和 dev->id 中的数据。如果不成功则返回。
handle->id_table 也是一个 input_device_id 类型的指针,其表示驱动支持的设备列表。
if (!id)
return -ENODEV;
error = handler->connect(handler, dev, id);
//如果匹配成功,则调用 handler->connect()函数将 handler 与 input_dev 连接起来。
// 在connect() 中会调用input_register_handle，而这些都需要handler的注册。
if (error && error != -ENODEV)
printk(KERN_ERR
"input: failed to attach handler %s to device %s, "
"error: %d/n",
handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);
return error;
}
//如果handler的blacklist被赋值。要先匹配blacklist中的数据跟dev->id的数据是否匹配。匹配成功过后再来匹配
//handle->id和dev->id中的数据。如果匹配成功，则调用handler->connect().
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input_match_device()代码如下：//匹配设备厂商的信息,设备号的信息。
MATCH_BIT(swbit, SW_MAX);
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//简而言之,注册input device的过程就是为input device设置默认值，并将其挂以input_dev_list.与挂载在//input_handler_list中的handler相匹配。如果匹配成功，就会调用handler的connect函数.
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这一条线先讲到这里因为接下去就要讲handler ，那就是事件层的东西了， 我们先把核心层的东西讲完，
在前面的设备驱动层中的中断响应函数里面，有input_report_key 函数 ，下面我们来看看他。
input_report_key()函数向输入子系统报告发生的事件,这里就是一个按键事件。在 button_interrupt()中断函数中,
不需要考虑重复按键的重复点击情况,input_report_key()函数会自动检查这个问题,并报告一次事件给输入子系统。该
函数的代码如下:
static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value){
input_event(dev, EV_KEY, code, !!value);
}
该函数的第 1 个参数是产生事件的输入设备, 2 个参数是产生的事件, 3 个参数是事件的值。需要注意的是, 第2 个
参数可以取类似 BTN_0、 BTN_1、BTN_LEFT、BTN_RIGHT 等值,这些键值被定义在 include/linux/input.h 文件中。
当第 2 个参数为按键时,第 3 个参数表示按键的状态,value 值为 0 表示按键释放,非 0 表示按键按下。
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在 input_report_key()函数中正在起作用的函数是 input_event()函数,该函数用来向输入子系统报告输入设备产生
的事件,这个函数非常重要,它的代码如下:
void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)
{
unsigned long flags;
if (is_event_supported(type, dev->evbit, EV_MAX)) { //检查输入设备是否支持该事件
spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);
add_input_randomness(type, code, value);
//函数对事件发送没有一点用处,只是用来对随机数熵池增加一些贡献,因为按键输入是一种随机事件,
//所以对熵池是有贡献的。
input_handle_event(dev, type, code, value);
//调用 input_handle_event()函数来继续输入子系统的相关模块发送数据。
spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
}
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input_handle_event()函数向输入子系统传送事件信息。第 1 个参数是输入设备 input_dev,第 2 个参数是事件的类
型,第 3 个参数是键码,第 4 个参数是键值。
浏览一下该函数的大部分代码,主要由一个 switch 结构组成。该结构用来对不同的事件类型,分别处理。其中 case
语句包含了 EV_SYN、 EV_KEY、EV_SW、EV_SW、EV_SND 等事件类型。在这么多事件中,本例只要关注
EV_KEY 事件,因为本节的实例发送的是键盘事件。其实,只要对一个事件的处理过程了解后,对其他事件的处理过程也
就清楚了。该函数的代码如下:
static void input_handle_event(struct input_dev *dev,
{
unsigned int type, unsigned int code, int value)
int disposition = INPUT_IGNORE_EVENT;
//定义了一个 disposition 变量,该变量表示使用什么样的方式处理事件
switch (type) {
case EV_SYN:
switch (code)
{
case SYN_CONFIG:
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
case SYN_REPORT:
if (!dev->sync)
{
dev->sync = 1;
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
}
break;
}
break;
case EV_KEY:
if (is_event_supported(code, dev->keybit, KEY_MAX) &&!!test_bit(code, dev->key) != value)
//函数判断是否支持该按键
{
if (value != 2)
{
__change_bit(code, dev->key);
if (value)
input_start_autorepeat(dev, code); //处理重复按键的情况
}
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
//将 disposition变量设置为 INPUT_PASS_TO_HANDLERS,表示事件需要 handler 来处理。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
disposition 的取值有如下几种:
1. #define INPUT_IGNORE_EVENT 0
2. #define INPUT_PASS_TO_HANDLERS 1
3. #define INPUT_PASS_TO_DEVICE 2
4. #define INPUT_PASS_TO_ALL (INPUT_PASS_TO_HANDLERS | INPUT_PASS_TO_DEVICE)
INPUT_IGNORE_EVENT 表示忽略事件,不对其进行处理。
INPUT_PASS_ TO_HANDLERS 表示将事件交给 handler 处理。
INPUT_PASS_TO_DEVICE 表示将事件交给 input_dev 处理。
INPUT_PASS_TO_ALL 表示将事件交给 handler 和 input_dev 共同处理。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
}
break;
case EV_SW:
if (is_event_supported(code, dev->swbit, SW_MAX) &&!!test_bit(code, dev->sw) != value)
{
__change_bit(code, dev->sw);
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
}
break;
case EV_ABS:
if (is_event_supported(code, dev->absbit, ABS_MAX))
{
value = input_defuzz_abs_event(value,
dev->abs[code], dev->absfuzz[code]);
if (dev->abs[code] != value)
{
dev->abs[code] = value;
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
}
}
break;
case EV_REL:
if (is_event_supported(code, dev->relbit, REL_MAX) && value)
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
break;
case EV_MSC:
if (is_event_supported(code, dev->mscbit, MSC_MAX))
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
case EV_LED:
if (is_event_supported(code, dev->ledbit, LED_MAX) &&!!test_bit(code, dev->led) != value)
{
__change_bit(code, dev->led);
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
}
break;
case EV_SND:
if (is_event_supported(code, dev->sndbit, SND_MAX))
{
if (!!test_bit(code, dev->snd) != !!value)
__change_bit(code, dev->snd);
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
}
break;
case EV_REP:
if (code <= REP_MAX && value >= 0 && dev->rep[code] != value)
{
dev->rep[code] = value;
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
}
break;
case EV_FF:
if (value >= 0)
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
case EV_PWR:
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
}
if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)
dev->sync = 0;
if ((disposition &INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)
dev->event(dev, type, code, value);
//首先判断 disposition 等于 INPUT_PASS_TO_DEVICE,然后判断 dev->event 是否对其指定了一个处理函数,如果这些
//条件都满足,则调用自定义的 dev->event()函数处理事件。
//有些事件是发送给设备,而不是发送给 handler 处理的。event()函数用来向输入子系统报告一个将要发送给设备的事
//件,例如让 LED 灯点亮事件、蜂鸣器鸣叫事件等。当事件报告给输入子系统后,就要求设备处理这个事件。
if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS)
input_pass_event(dev, type, code, value);
}
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struct input_handle *handle;
rcu_read_lock();
handle = rcu_dereference(dev->grab);
//得到 dev->grab 的指针。grab 是强制为 input device 的 handler,这时要调用 handler的 event 函数。
if (handle)
handle->handler->event(handle, type, code, value);
else
list_for_each_entry_rcu(handle, &dev->h_list, d_node) //一般情况下走这里
if (handle->open)
handle->handler->event(handle,type, code, value);
//如果该 handle 被打开,表示该设备已经被一个用户进程使用。就会调用与输入设备对应的 handler 的 event()函数。
//注意,只有在 handle 被打开的情况下才会接收到事件,这就是说,只有设备被用户程序使用时,才有必要向用户空间导出
//信息
//此处亦是用到了handle ，核心层就到此为止，前面也讲过在device和handler connect() 时会调用
//input_register_handle，而这些都需要handler的注册,所以接下来我们看看事件层
rcu_read_unlock();
}
四 事件层
input_handler 是输入子系统的主要数据结构,一般将其称为 handler 处理器,表示对输入事件的具体处理。
input_handler 为输入设备的功能实现了一个接口,输入事件最终传递到handler 处理器,handler 处理器根据一定的规则,
然后对事件进行处理,具体的规则将在下面详细介绍。
输入子系统由驱动层、输入子系统核心层(Input Core)和事件处理层(Event Handler)3 部分组成。一个输入事件,
如鼠标移动,键盘按键按下等通过驱动层->系统核心层->事件处理层->用户空间的顺序到达用户空间并传给应用程序使
用。其中 Input Core 即输入子系统核心层由 driver/input/input.c 及相关头文件实现。其对下提供了设备驱动的接口,对
上提供了事件处理层的编程接口。输入子系统主要设计 input_dev、input_handler、input_handle 等数据结构.
struct input_dev物理输入设备的基本数据结构,包含设备相关的一些信息
struct input_handler 事件处理结构体,定义怎么处理事件的逻辑
struct input_handle用来创建 input_dev 和 input_handler 之间关系的结构体在evdev.c 中：
static struct input_handler evdev_handler = {--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
struct input_handler {
void *private;
void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type,
unsigned int code, int value);
int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev* dev, const struct input_device_id *id);const struct input_device_id *id_table; //定义了一个 name, 表示 handler 的名字,显示在/proc/bus/input/handlers 目录
//中。
const struct input_device_id *blacklist; //指向一个 input_device_id 表,这个表包含 handler 应该忽略的设备--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//事件层注册
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int input_register_handler(struct input_handler *handler)
int retval;
retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
//其中的 handler->minor 表示对应 input 设备结点的次设备号。 handler->minor以右移 5 位作为索引值插入到 //input_table[ ]中
if (handler->fops != NULL)
{
if (input_table[handler->minor >> 5])
{
retval = -EBUSY;}
list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
//调用 list_add_tail()函数,将 handler 加入全局的 input_handler_list 链表中,该链表包含了系统中所有的 input_handler
input_attach_handler(dev, handler);
//主 要 调 用 了 input_attach_handler() 函 数 。 该 函 数 在 input_register_device()函数的第 35 行曾详细的介绍过。//input_attach_handler()函数的作用是匹配 input_dev_list 链表中的 input_dev 与 handler。如果成功会将 input_dev
//与 handler 联系起来。也就是说在注册handler和dev时都会去调用该函数。
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ok下面我们来看下handle的注册，在前面evdev_handler结构体中，有一个.connect = evdev_connect, 在
connect里面会注册handle，在前面注册dev，匹配成功后调用。
//分配了一个 evdev结构 ,并对这个结构进行初始化 .在这里我们可以看到 ,这个结构封装了一个 handle结构 ,这结构与
//我们之前所讨论的 handler是不相同的 .注意有一个字母的差别哦 .我们可以把 handle看成是 handler和 input device
//的信息集合体 .在这个结构里集合了匹配成功的 handler和 input device
//在这段代码里主要完成 evdev封装的 device的初始化 .注意在这里 ,使它所属的类指向 input_class.这样在 /sysfs中创
//建的设备目录就会在 /sys/class/input/下面显示 .
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int input_register_handle(struct input_handle *handle)
{
struct input_handler *handler = handle->handler;
struct input_dev *dev = handle->dev;
int error;
/*
* We take dev->mutex here to prevent race with
* input_release_device().
*/
error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);
if (error)
return error;
list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
mutex_unlock(&dev->mutex);
synchronize_rcu();
/*
* Since we are supposed to be called from ->connect()
* which is mutually exclusive with ->disconnect()
* we can't be racing with input_unregister_handle()
* and so separate lock is not needed here.
*/
list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list);
if (handler->start)
handler->start(handle);
return 0;
}
将handle挂到所对应input device的h_list链表上.还将handle挂到对应的handler的hlist链表上.如果handler定
义了start函数,将调用之. 到这里,我们已经看到了input device, handler和handle是怎么关联起来的了
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接下来我们看看上报信息是调用的 .event = evdev_event 。
每当input device上报一个事件时,会将其交给和它匹配的handler的event函数处理.在evdev中.这个event函数
对应的代码为:
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static void evdev_pass_event(struct evdev_client *client,
struct input_event *event)
{
/*
* Interrupts are disabled, just acquire the lock
*/
spin_lock(&client->buffer_lock);
client->buffer[client->head++] = *event;
client->head &= EVDEV_BUFFER_SIZE - 1;
spin_unlock(&client->buffer_lock);
kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);
}
这里的操作很简单.就是将event(上传数据)保存到client->buffer中.而client->head就是当前的数据位置.注意这里
是一个环形缓存区.写数据是从client->head写.而读数据则是从client->tail中读.
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最后我们看下handler的相关操作函数 .fops = &evdev_fops,
我们知道.对主设备号为INPUT_MAJOR的设备节点进行操作,会将操作集转换成handler的操作集.在evdev中,这个
操作集就是evdev_fops.对应的open函数如下示:
static int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
struct evdev *evdev;
struct evdev_client *client;
int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;
int error;
if (i >= EVDEV_MINORS)
return -ENODEV;
error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);
if (error)
return error;
evdev = evdev_table;
if (evdev)
get_device(&evdev->dev);
mutex_unlock(&evdev_table_mutex);
if (!evdev)
return -ENODEV;
client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client), GFP_KERNEL);
if (!client) {
error = -ENOMEM;
goto err_put_evdev;
}
spin_lock_init(&client->buffer_lock);
client->evdev = evdev;
evdev_attach_client(evdev, client);
error = evdev_open_device(evdev);
if (error)
goto err_free_client;
file->private_data = client;
return 0;
err_free_client:
evdev_detach_client(evdev, client);
kfree(client);
err_put_evdev:
put_device(&evdev->dev);
return error;
}
====================================================================================
evdev_open_device()函数用来打开相应的输入设备，使设备准备好接收或者发送数据。evdev_open_device()函
数先获得互斥锁，然后检查设备是否存在，并判断设备是否已经被打开。如果没有打开，则调用 input_open_device()
函数打开设备.
static int evdev_open_device(struct evdev *evdev)
{
int retval;
retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);
if (retval)
return retval;
if (!evdev->exist)
retval = -ENODEV;
else if (!evdev->open++) {
retval = input_open_device(&evdev->handle);
if (retval)
evdev->open--;
}
mutex_unlock(&evdev->mutex);
return retval;
}
====================================================================================
对于evdev设备节点的read操作都会由evdev_read()完成.它的代码如下:
static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,
size_t count, loff_t *ppos)
{
struct evdev_client *client = file->private_data;
struct evdev *evdev = client->evdev;
struct input_event event;
int retval;
if (count < evdev_event_size())
return -EINVAL;
if (client->head == client->tail && evdev->exist &&
(file->f_flags & O_NONBLOCK))
return -EAGAIN;
retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,
client->head != client->tail || !evdev->exist);
if (retval)
return retval;
if (!evdev->exist)
return -ENODEV;
while (retval + evdev_event_size() <= count &&
evdev_fetch_next_event(client, &event)) {
if (evdev_event_to_user(buffer + retval, &event))
return -EFAULT;
retval += evdev_event_size();
}
return retval;
}
首先,它判断缓存区大小是否足够.在读取数据的情况下,可能当前缓存区内没有数据可读.在这里先睡眠等待缓存
区中有数据.如果在睡眠的时候,.条件满足.是不会进行睡眠状态而直接返回的. 然后根据read()提够的缓存区大小.将
client中的数据写入到用户空间的缓存区中.
五 用户空间
到这就没啥讲的了， ok到此为止吧！！！
参考网页：http://hi.baidu.com/%B7%E8%D7%D3%D6%AE%CD%BD/blog/item/f4ed8135a4258c2d0b55a940.html
http://blog.csdn.net/changjiang654/article/details/6154622
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