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《韦东山Linux视频驱动第2期》学习总结之第13课（输入子系统）

分类： LINUX

2012-02-05 16:49:48

注：本文是对输入子系统的一个学习总结，不仅仅包括视频上的内容，还参考了两篇博客和一篇视频总结。
      

内核的输入子系统是对分散的，多种不同类别的输入设备(如键盘，鼠标，跟踪球，操纵杆，触摸屏，加速计和手写板)等字符设备进行统一处理的一层抽象，就是在字符设备驱动上抽象出的一层。
输入子系统包括两类驱动程序：事件驱动程序和设备驱动程序。事件驱动程序负责和应用程序的接口，而设备驱动程序负责和底层输入设备的通信。鼠标事件生成文件mousedev属于事件驱动程序，而PS/2鼠标驱动程序是设备驱动程序。事件驱动程序是标准的，对所有的输入类都是可用的，所以要实现的是设备驱动程序而不是事件驱动程序。设备驱动程序可以利用一个已经存在的，合适的事件驱动程序通过输入核心和用户应用程序接口。
输入子系统带来了如下好处：
1.统一了物理形态各异的相似的输入设备的处理功能
2.提供了用于分发输入报告给用户应用程序的简单的事件接口
3.抽取出了输入驱动程序的通用部分，简化了驱动，并引入了一致性
如下图，input子系统分三层，最上一层是event handler，中间是intput core，底层是input driver。input driver把event report到input core层。input core对event进行分发，传到event handler,相应的event handler层把event放到event buffer中，等待用户进程来取。
它们之间的关系也如下图所表示：
input_dev，input_handler，input_handle 是 input子系统的3个基本的数据结构。一类handler可以和多个硬件设备相关联，一个硬件设备可以和多个handler相关联。例如：一个触摸屏设备可以作为一个event设备，作为一个鼠标设备，也可以作为一个触摸设备，所以一个设备需要与多个平台驱动进行连接。而一个平台驱动也不只为一个设备服务，一个触摸平台驱动可能要为A,B,C3个触摸设备提供上层驱动，所以需要这样一对多的连接。

总结来说，输入子系统分上下两层。最上层是核心层input.c，里面有
register_chrdev。这个注册的字符设备的fops里面只有一个open函数。该open
函数根据打开的设备节点的次设备号，找到一个input_handler。把打开的文件的里面的fop指向这个handler里面的fops,并且打开这个handler里面的open函数。以后要读写的时候就调用这个handler里面的读写函数，如下代码片段1。
    input_handler通过input_register_handler向核心层注册一个input_handler
结构体，并且在input_table数组第i个值指向这个注册的input_handler（“i”是根据handler里面的次设备号向右移5位算出的值）。这个input_table[i]就可在上诉open函数里根据打开的设备节点的次设备号找到相应input_handler。
    input_dev通过input_register_device向核心层注册一个input_dev结构体。
    当注册一个input_dev设备或者注册一个input_handler时，input_dev与
input_handler会通过调用input_attach_handler函数搜索是否有合适的input_handler或者input_dev与之匹配。如果存在inputh_handler与注册的input_dev匹配或者存在input_dev与注册的inputh_handler匹配，则会调用input_handler里的connect函数。匹配的依据就是input_handler中的id_table与input_dev中的id里的信息是否相同。
    connect函数会建立一个input_handle结构体，这个结构体里面的handler指向匹配的input_handler，dev指向input_dev。并且这个input_handle会被放到input_handler和input_dev的h_list链表里面来。以后就可以从input_dev里面的h_list找到handle,再从handle里面的handler找到input_handler。反之亦然。   
    对于输入设备，我们知道一般需要读取其数据，那么经过上述的一些列动作后又是如何读取到数据的呢？如果没有数据可读并且是NONBLOCK的话，就立刻返回。如果是没有数据可读但是BLOCK的话，就进入睡眠。既然有睡眠，那何时被唤醒呢？在evdev_read函数中唤醒read函数。evdev_event是input_handler中的成员，当有数据可读(如触摸屏被按下，按键被按下)时，event函数会被调用。而event
函数是怎么被调用到的？这就得看设备层了，设备层的驱动做了如下工作：
    <1>在中断函数中确定判断发生了什么事件，并且相应的值是多少；
    <2>通过input_event()函数上报事件；
    <3>通过input_sync()函数表明上报结束。
    分析input_event函数我们就可以知道input_handler中的event
函数是如何被调用到的了。
    在input_event中，调用了input_handle_event函数，在input_handle_event
函数中调用了input_pass_event函数。 在input_pass_event函数中，将input_handle从input_dev的h_list中一个个拿出来。如果找到一个input_handle被打开，则input_handle->input_handler即为input_dev所匹配的handler。
  1. //代码片段1
  2. static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)
  3. {
  4.     struct input_handler *handler;
  5.     const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
  6.     int err;

  8.     err = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
  9.     if (err)
  10.         return err;

  12.     /* No load-on-demand here? */
  13.     //1.根据打开的设备节点的次设备号找到一个input_handler。
  14.     handler = input_table[iminor(inode) >> 5];
  15.     if (handler)
  16.         new_fops = fops_get(handler->fops);

  18.     mutex_unlock(&input_mutex);

  20.     /*
  21.      * That's _really_ odd. Usually NULL ->open means "nothing special",
  22.      * not "no device". Oh, well...
  23.      */
  24.     if (!new_fops || !new_fops->open) {
  25.         fops_put(new_fops);
  26.         err = -ENODEV;
  27.         goto out;
  28.     }

  30.     old_fops = file->f_op;
  31.     //2.打开的文件的fops指向这个handler里面的fops。
  32.     file->f_op = new_fops;
      
     //3.打开handler里面的open函数。
  1.     err = new_fops->open(inode, file);
  2.     if (err) {
  3.         fops_put(file->f_op);
  4.         file->f_op = fops_get(old_fops);
  5.     }
  6.     fops_put(old_fops);
  7. out:
  8.     return err;
  9. }

  //没有read函数
  1. static const struct file_operations input_fops = {
  2.     .owner = THIS_MODULE,
  3.     .open = input_open_file,
  4.     .llseek = noop_llseek,
  5. };
怎么写符合输入子系统框架的驱动程序？
1. 分配一个input_dev结构体
2. 设置
3. 注册
4. 硬件相关的代码，比如在中断服务程序里上报事件

以下是基于友善之比Tiny6410开发板，Linux2.6.38内核的驱动版本。

  3. /* 参考drivers\input\keyboard\gpio_keys.c */

  5. #include
  6. #include

  8. #include
  9. #include
  10. #include
  11. #include
  12. #include
  13. #include
  14. #include
  15. #include
  16. #include
  17. #include
  18. #include
  19. #include

  21. #include
  22. #include

  24. #include
  25. #include
  26. #include
  27. #include
  28. #include

  30. #define DEBUG 0

  32. struct pin_desc{
  33. int irq;
  34. char *name;
  35. unsigned int pin_num;
  36. unsigned int key_val;
  37. };

  39. struct pin_desc pins_desc[4] = {
  40. {IRQ_EINT(0),  "S1", 0,  KEY_L},
  41. {IRQ_EINT(1),  "S2", 1,  KEY_S},
  42. {IRQ_EINT(2),  "S3", 2,  KEY_ENTER},
  43. {IRQ_EINT(3),  "S4", 3,  KEY_LEFTSHIFT},
  44. };

  46. static struct input_dev *buttons_dev;
  47. static struct pin_desc *irq_pd;
  48. static struct timer_list buttons_timer;

  50. static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
  51. {
  52. /* 10ms后启动定时器 */
  53. irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;
  54. mod_timer(&buttons_timer, jiffies + HZ/100);

  56. #if DEBUG
  57. printk("In the irq function!\n");
  58. #endif

  60. return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
  61. }

  63. static void buttons_timer_function(unsigned long data)
  64. {
  65. struct pin_desc * pindesc = irq_pd;
  66. unsigned int pinval;

  68. if (!pindesc)
  69. return;
  71. pinval = (~readl(S3C64XX_GPNDAT)) & (1 << pindesc->pin_num);

  73. #if DEBUG
  74. printk("In the timer function! pinval = %x\n", pinval);
  75. #endif

  77. if (pinval)
  78. {
  79. /* 松开 : 最后一个参数: 0-松开, 1-按下 */
  80. input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 1);
  81. input_sync(buttons_dev);
  82. }
  83. else
  84. {
  85. /* 按下 */
  86. input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 0);
  87. input_sync(buttons_dev);
  88. }
  89. }

  91. static int buttons_init(void)
  92. {
  93. int i;
  95. /* 1. 分配一个input_dev结构体 */
  96. buttons_dev = input_allocate_device();
  98. /* 2. 设置 */ /* 2.1 能产生哪类事件 */ set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
  99. set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
  100. set_bit(EV_REP, buttons_dev->evbit);
  102. /* 2.2 能产生这类操作里的哪些事件: L,S,ENTER,LEFTSHIT */
  103. set_bit(KEY_L, buttons_dev->keybit);
  104. set_bit(KEY_S, buttons_dev->keybit);
  105. set_bit(KEY_ENTER, buttons_dev->keybit);
  106. set_bit(KEY_LEFTSHIFT, buttons_dev->keybit);

  108. /* 3. 注册 */
  109. input_register_device(buttons_dev);
  111. /* 4. 硬件相关的操作 */
  112. init_timer(&buttons_timer);
  113. buttons_timer.function = buttons_timer_function;
  114. add_timer(&buttons_timer);
  116. for (i = 0; i < 4; i++)
  117. {
  118. request_irq(pins_desc[i].irq, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, pins_desc[i].name, &pins_desc[i]);
  119. }
  121. return 0;
  122. }

  124. static void buttons_exit(void)
  125. {
  126. int i;
  127. for (i = 0; i < 4; i++)
  128. {
  129. free_irq(pins_desc[i].irq, &pins_desc[i]);
  130. }

  132. del_timer(&buttons_timer);
  133. input_unregister_device(buttons_dev);
  134. input_free_device(buttons_dev);
  135. }

  137. module_init(buttons_init);
  138. module_exit(buttons_exit);

  140. MODULE_LICENSE("GPL");







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