输入子系统框架 ================ 概述 ------ input驱动程序是linux输入设备的驱动程序，分成游戏杆(joystick)、鼠标(mouse和mice)、键盘(keyboard)、事件设备(event)。其中事件设备驱动程序是目前通用的驱动程序， 可支持键盘、鼠标、触摸屏等多种输入设备 linux input子系统将一个输入设备的输入过程分成了设备驱动(input device driver)和事件驱动(input event driver)两个层。前者负责从底层硬件采集数据，后者负责与用户程序接口， 将采集到的数据分发给不同的用户接口。通过这样的设计，将千差万别的设备统一到了为数不多的几种驱动接口上，同一种事件驱动可以用来处理多个同类设备，同一个设备也可以和多种 事件驱动相衔接。而事件驱动和设备驱动则由输入核心层进行连接，匹配 首先输入子系统是分为三层的，面对应用层的是 ``输入事件层(handler)`` ，处理底层驱动的是 ``输入设备层(dirver或device)`` 。而衔接dev和handler的则是 ``输入核心层(core)`` 。 真个输入子系统的核心层起到承上启下的作用 :: 上：输入事件驱动层 （打包数据，面向应用） 中：输入核心层 （向下提供注册接口，向上给具体的hander发送数据） 下：输入设备驱动层 （底层驱动，面向硬件） .. image:: res/Input_des.png 应用程序使用input子系统的核心是，对驱动层打包好的数据进行分析，其中打包的数据结构如下 :: /* * The event structure itself */ struct input_event { struct timeval time; //表示输入的时间 __u16 type; //表示输入设备是哪种类型，鼠标键盘等 __u16 code; //不同的type有不同的code，比如键盘的哪个按键等 __s32 value; //根据不同的type和code决定，比如键盘A键按下和松开，鼠标的移动方向等 }; 一个设备可能对应两个设备驱动，比如鼠标既可以对应mouse也可以对应event。event事件设备驱动程序是通用的，也是目前的主流。后面的内容将以此为例进行分析 一次鼠标按下事件为例，说明input输入子系统的工作过程 1. 设备驱动层:当鼠标左键被按下时就会触发中断，然后去执行中断注册的处理函数，在函数中会读取硬件寄存器来判断按下的是哪个按键和状态 2. 然后将按键信息上报给input core层，input core层处理完成之后会上报给input event层，input event层会将我们的输入事件封装成一个input_event结构体放入到一个缓冲区 3. 应用层read就会将缓冲区中的数据读取出去 输入子系统整体由核心层维护，主要使用两条链表，维护着两个层 :: static LIST_HEAD(input_dev_list); //维护着所有的dev static LIST_HEAD(input_handler_list); //维护着所有的handler 数据结构 ---------- input_handler ^^^^^^^^^^^^^^^ :: struct input_handler { void *private; //用于向上层上报输入事件的函数 void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value); void (*events)(struct input_handle *handle, const struct input_value *vals, unsigned int count); bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value); //函数用来匹配handler与input_dev bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev); //当handler与input_dev匹配成功之后用来连接 int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id); void (*disconnect)(struct input_handle *handle); void (*start)(struct input_handle *handle); bool legacy_minors; int minor; //该handler编号(在input_table数组中用来计算数组下标), input_table数组就是input子系统用来管理注册的handler的一个数据结构 const char *name; const struct input_device_id *id_table; //里面保存着dev和handler能匹配在一起的信息 struct list_head h_list; struct list_head node; }; 用此数据结构来表述一个handler，主要是面向应用层的。 node用于把该handler链接在input_handler_list链表上，h_list用于指向handle input_handle ^^^^^^^^^^^^^^^^^ handle: 用于将input_dev和handler连接起来，对应于一个具体的设备文件 :: /** * struct input_handle - links input device with an input handler * @private: handler-specific data * @open: counter showing whether the handle is 'open', i.e. should deliver * events from its device * @name: name given to the handle by handler that created it * @dev: input device the handle is attached to * @handler: handler that works with the device through this handle * @d_node: used to put the handle on device's list of attached handles * @h_node: used to put the handle on handler's list of handles from which * it gets events */ struct input_handle { void *private; int open; //打开计数 const char *name; struct input_dev *dev; //用来指向该handle绑定的input_dev结构体 struct input_handler *handler; //用来指向该handle绑定的handler结构体 struct list_head d_node; struct list_head h_node; }; 这个数据结构用来连接dev和handler，这里要说明的是一个dev可能会连接多个handler，所以会有多个handle负责连接dev和多个handler. input_dev ^^^^^^^^^^ input_dev代表着具体的输入设备，负责底层的实现，它直接从硬件中读取数据，并以事件的形式转发，包括该输入设备支持的输入类型，键值等. :: struct input_dev { const char *name; //设备名称 const char *phys; //设备在分层系统的路径 const char *uniq; struct input_id id; //设备信息 //可以上报的事件类型有哪些，用位图来表示 unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)]; unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; unsigned int hint_events_per_packet; unsigned int keycodemax; unsigned int keycodesize; void *keycode; int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, const struct input_keymap_entry *ke, unsigned int *old_keycode); int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, struct input_keymap_entry *ke); struct ff_device *ff; unsigned int repeat_key; //重复上报键值，比如键盘A按着一直不松手 struct timer_list timer; //重复上报时间 int rep[REP_CNT]; struct input_mt *mt; struct input_absinfo *absinfo; unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; int (*open)(struct input_dev *dev); //设备open函数 void (*close)(struct input_dev *dev); int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file); int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value); //上报事件 struct input_handle __rcu *grab; spinlock_t event_lock; struct mutex mutex; unsigned int users; bool going_away; struct device dev; struct list_head h_list; //用来挂接这个struct input_dev和所有struct handler的链表头 struct list_head node; // unsigned int num_vals; unsigned int max_vals; struct input_value *vals; bool devres_managed; }; 以上几个数据结构之间的关系可以用下面的图示说明 .. image:: res/input_struct.png 下面是系统目前为设备定义的次设备号信息 :: #define JOYDEV_MINOR_BASE 0 /* 游戏手柄类次设备号开始位置 */ #define JOYDEV_MINORS 16 /* 游戏手柄类次设备号个数 */ #define MOUSEDEV_MINOR_BASE 32 /*鼠标类次设备号开始位置 */ #define MOUSEDEV_MINORS 32 /* 鼠标类次设备号个数 */ #define EVDEV_MINOR_BASE 64 /*通用事件类次设备号开始位置 */ #define EVDEV_MINORS 32 /*通用事件类次设备号个数 */ 输入子系统初始化 ------------------- :: static int __init input_init(void) { int err; err = class_register(&input_class); if (err) { pr_err("unable to register input_dev class\n"); return err; } err = input_proc_init(); if (err) goto fail1; /* 一次性注册完所有的次设备 */ err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0), INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input"); if (err) { pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR); goto fail2; } return 0; fail2: input_proc_exit(); fail1: class_unregister(&input_class); return err; } subsys_initcall(input_init); start_kernel中会调用subsys_initcall函数来完成input_init的的调用 在dev和handler匹配上之后，会调用connect, 不同的输入设备有不同的connect函数 :: /* * Create new evdev device. Note that input core serializes calls * to connect and disconnect. */ static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id) { struct evdev *evdev; int minor; int dev_no; int error; minor = input_get_new_minor(EVDEV_MINOR_BASE, EVDEV_MINORS, true); if (minor < 0) { error = minor; pr_err("failed to reserve new minor: %d\n", error); return error; } evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL); if (!evdev) { error = -ENOMEM; goto err_free_minor; } INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list); spin_lock_init(&evdev->client_lock); mutex_init(&evdev->mutex); init_waitqueue_head(&evdev->wait); evdev->exist = true; dev_no = minor; /* Normalize device number if it falls into legacy range */ if (dev_no < EVDEV_MINOR_BASE + EVDEV_MINORS) dev_no -= EVDEV_MINOR_BASE; dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", dev_no); evdev->handle.dev = input_get_device(dev); evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev); evdev->handle.handler = handler; evdev->handle.private = evdev; evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, minor); evdev->dev.class = &input_class; evdev->dev.parent = &dev->dev; evdev->dev.release = evdev_free; device_initialize(&evdev->dev); error = input_register_handle(&evdev->handle); if (error) goto err_free_evdev; cdev_init(&evdev->cdev, &evdev_fops); evdev->cdev.kobj.parent = &evdev->dev.kobj; error = cdev_add(&evdev->cdev, evdev->dev.devt, 1); if (error) goto err_unregister_handle; error = device_add(&evdev->dev); if (error) goto err_cleanup_evdev; return 0; err_cleanup_evdev: evdev_cleanup(evdev); err_unregister_handle: input_unregister_handle(&evdev->handle); err_free_evdev: put_device(&evdev->dev); err_free_minor: input_free_minor(minor); return error; } 真正的设备注册主要由cdev_init和cdev_add函数完成