linux内核input子系统解析

Android、X windows、qt等众多应用对于linux系统中键盘、鼠标、触摸屏等输入设备的支持都通过、或越来越倾向于标准的input输入子系统。

因为input子系统已经完成了字符驱动的文件操作接口，所以编写驱动的核心工作是完成input系统留出的接口，工作量不大。但如果你想更灵活的应用它，就需要好好的分析下input子系统了。

一、input输入子系统框架

下图是input输入子系统框架，输入子系统由输入子系统核心层（ Input Core ），驱动层和事件处理层（Event Handler）三部份组成。一个输入事件，如鼠标移动，键盘按键按下，joystick的移动等等通过 input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到达用户空间传给应用程序。

注意：keyboard.c不会在/dev/input下产生节点，而是作为ttyn终端（不包括串口终端）的输入。

二、Input driver编写要点

1、分配、注册、注销input设备

struct input_dev *input_allocate_device(void)
int input_register_device(struct input_dev *dev)
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

2、设置input设备支持的事件类型、事件码、事件值的范围、input_id等信息

参见usb键盘驱动：usbkbd.c

usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);//设置bustype、vendo、product等
input_dev->evbit[0] = BIT(EV_KEY) | BIT(EV_LED) | BIT(EV_REP);//支持的事件类型
input_dev->ledbit[0] = BIT(LED_NUML) | BIT(LED_CAPSL) | BIT(LED_SCROLLL) | BIT(LED_COMPOSE) | BIT(LED_KANA);// EV_LED事件支持的事件码
for (i = 0; i < 255; i++)
set_bit(usb_kbd_keycode[i], input_dev->keybit); //EV_KEY事件支持的事件码

include/linux/input.h中定义了支持的类型（下面列出的是2.6.22内核的情况）

#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

一个设备可以支持一个或多个事件类型。每个事件类型下面还需要设置具体的触发事件码。比如：EV_KEY事件，需要定义其支持哪些按键事件码。

3、如果需要，设置input设备的打开、关闭、写入数据时的处理方法

参见usb键盘驱动：usbkbd.c

input_dev->open = usb_kbd_open;
input_dev->close = usb_kbd_close;
input_dev->event = usb_kbd_event;

4、在发生输入事件时，向子系统报告事件

用于报告EV_KEY、EV_REL、EV_ABS等事件的函数有：

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)

如果你觉得麻烦，你也可以只记住1个函数（因为上述函数都是通过它实现的）

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

5、应用程序使用

应用程序可以通过读/dev/event文件来获得input设备的信息（与上一步提交的信息对应），例如：

int main(void)
{
    int buttons_fd;
    int key_value,i=0,count;

    struct input_event ev_key;
    buttons_fd = open("/dev/event0", O_RDWR);
    if (buttons_fd < 0) {
        perror("open device buttons");
        exit(1);
    }

    for (;;) {
        count = read(buttons_fd,&ev_key,sizeof(struct input_event));
    //    printf("count=%d\n",count);
        for(i=0; i<(int)count/sizeof(struct input_event); i++)
            if(EV_KEY==ev_key.type)
                printf("type:%d,code:%d,value:%d\n", ev_key.type,ev_key.code-1,ev_key.value);
            if(EV_SYN==ev_key.type)
                printf("syn event\n\n");

    }

    close(buttons_fd);
    return 0;
｝

三、Event Handler层解析

1、Input输入子系统数据结构关系图

2、input_handler结构体

以evdev.c中的evdev_handler为例：

static struct input_handler evdev_handler = {
       .event = evdev_event, //向系统报告input事件，系统通过read方法读取
       .connect = evdev_connect, //和input_dev匹配后调用connect构建
       .disconnect = evdev_disconnect,
       .fops = &evdev_fops, //event设备文件的操作方法
       .minor = EVDEV_MINOR_BASE, //次设备号基准值
       .name = "evdev",
       .id_table = evdev_ids, //匹配规则
};

3、input字符设备注册过程
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定义：

static const struct file_operations input_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = input_open_file,
};

Input_dev和input_handler匹配后调用input_handler的connect。以evdev_handler为例：

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);
                 //为每个匹配evdev_handler的设备创建一个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;
//记录evdev的位置，字符设备/dev/input/evnetx访问时根据次设备号及EVDEV_MINOR_BASE最终在evdev_open中找到对应的evdev

     devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor),
     cdev = class_device_create(&input_class, &dev->cdev, devt,dev->cdev.dev, evdev->name);//创建了event字符设备节点
                ……
}

4、input字符设备的打开过程

static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)
{
     struct input_handler *handler = input_table[iminor(inode) >> 5];
                //得到对应的input_handler
     const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
     int err;
     if (!handler || !(new_fops = fops_get(handler->fops)))
                //取出对应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;//重定位打开的设备文件的操作方法
      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字符设备的其它操作

由于在open阶段已经把设备文件的操作操作方法重定位了到了具体的input_handler，所以其它接口操作（read、write、ioctl等），由各个input_handler的fops方法决定。如evdev.c中的：evdev_fops。