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2012-10-19 16:37:14

原文地址:Linux input子系统分析 作者:自由人_SZ

Linux input子系统分析
概述与数据结构

[日期:2011-09-18] 来源:Linux社区  作者:YAOZHENGUO2006

Input子系统处理输入事务,任何输入设备的驱动程序都可以通过Input输入子系统提供的接口注册到内核,利用子系统提供的功能来与用户空间交互。输入设备一般包括键盘,鼠标,触摸屏等,在内核中都是以输入设备出现的。下面分析input输入子系统的结构,以及功能实现。


一. Input子系统结构与功能实现


  1. Input子系统是分层结构的,总共分为三层: 硬件驱动层,子系统核心层,事件处理层。 
    (1)其中硬件驱动层负责操作具体的硬件设备,这层的代码是针对具体的驱动程序的,需要驱动程序的作者来编写。
    (2)子系统核心层是链接其他两个层之间的纽带与桥梁,向下提供驱动层的接口,向上提供事件处理层的接口。
    (3)事件处理层负责与用户程序打交道,将硬件驱动层传来的事件报告给用户程序。

  2. 各层之间通信的基本单位就是事件,任何一个输入设备的动作都可以抽象成一种事件,如键盘的按下,触摸屏的按下,鼠标的移动等。事件有三种属性:类型(type),编码(code),值(value),Input子系统支持的所有事件都定义在input.h中,包括所有支持的类型,所属类型支持的编码等。事件传送的方向是 硬件驱动层-->子系统核心-->事件处理层-->用户空间              

  3. 硬件驱动层的主要工作                                                                                                                                                                                                   (1)在模块加载函数中告知input子系统它可以报告的事件,即

通过set_bit(EV_KEY,button_dev,evbit);告诉子系统它所支持的事件。

    (2)在模块加载函数中注册输入设备。

注册输入设备的函数为:    int input_register_device(struct input_dev *dev)               

    (3)在键被按下等,即有事件产生时,通过input_report_xxx()函数报告发生的事件以及对应的键值/坐标等。

 用于报告事件类型(EV_KEY, EV_ABS, EV_REL等)的事件函数为:

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);

 void input_sync(struct input_dev *dev);用于事件同步

    (4)在模块卸载函数中注销输入设备

 注销输入设备的函数为:void input_unregister_device(struct input_dev *);

  3. 以触摸屏为例说明输入子系统的工作流程:
     注:mini2440的触摸屏驱动所用驱动层对应的模块文件为:s3c2410_ts.c,事件处理层对应的模块文件为 evdev.c
    (1)s3c2410_ts模块初始化函数中将触摸屏注册到了输入子系统中,于此同时,注册函数在事件处理层链表中寻找事件处理器,这里找到的是evdev,并且将驱动与事件处理器挂载。并且在/dev/input中生成设备文件event0,以后我们访问这个文件就会找的我们的触摸屏驱动程序。
    (2)应用程序打开设备文件/dev/input/event0,读取设备文件,调用evdev模块中read,如果没有事件进程就会睡眠。  
    (3)当触摸屏按下,驱动层通过子系统核心将事件(就是X,Y坐标),传给事件处理层也就是evdev,evdev唤醒睡眠的进程,将事件传给进程处理。


二.主要input通用数据结构

  1.input_dev 这是input设备基本的设备结构,每个input驱动程序中都必须分配初始化这样一个结构,成员比较多 
    (1)有以下几个数组:

  1. unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];   //事件支持的类型   
  2.         // 下面是每种类型支持的编码   
  3.     unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];   //按键     
  4.     unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];     
  5.     unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];   //绝对坐标,其中触摸屏驱动使用的就是这个   
  6.     unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];  
  7.     unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];  
  8.     unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];  
  9.     unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];  
  10.     unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  

    evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; 这个数组以位掩码的形式,代表了这个设备支持的事件的类型。设置方式如:
    dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS)
    absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; 这个数组也是以位掩码的形式,代表这个类型的事件支持的编码
    触摸屏驱动支持EV_ABS,所以要设置这个数组, 有一个专门设置这个数组的函数input_set_abs_params,代码如下:

  1. static inline void input_set_abs_params(struct input_dev *dev, int axis, int min, int max, int fuzz, int flat)  
  2. {  
  3.     dev->absmin[axis] = min;  
  4.     dev->absmax[axis] = max;  
  5.     dev->absfuzz[axis] = fuzz;  
  6.     dev->absflat[axis] = flat;  
  7.   
  8.     dev->absbit[BIT_WORD(axis)] |= BIT_MASK(axis);  //填充了absbit这个数组   
  9. }  

   触摸屏驱动中是这样调用的
    input_set_abs_params(dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);   //这个是设置ad转换的x坐标
    input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);   //这个是设置ad转换的y坐标
    input_set_abs_params(dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0); //这个是设置触摸屏是否按下的标志
    设置ABS_X编码值范围为0-0x3ff,因为mini2440的AD转换出的数据最大为10位,所以不会超过0x3ff。

  (2) struct input_id id 成员
     这个是标识设备驱动特征的

  1. struct input_id {  
  2.     __u16 bustype;   //总线类型   
  3.     __u16 vendor;    //生产厂商   
  4.     __u16 product;   //产品类型   
  5.     __u16 version;   //版本   
  6.  };  

   如果需要特定的事件处理器来处理这个设备的话,这几个就非常重要,因为子系统核心是通过他们,将设备驱动与事件处理层联系起来的。但是因为触摸屏驱动所用的事件处理器为evdev,匹配所有,所有这个初始化
    也无关紧要。
  (3) 还有其他一些成员,也比较重要,但是驱动程序可以不用管,都是由子系统核心来处理的。

  (4) 可以看出input_dev 结构所属层为硬件驱动层,以后就用input_dev来表示输入设备。

  (5) input_dev 同样有两个链表,和input_handler同. (golf)
    struct list_head   h_list;  //这个链表用来链接他所支持的input_handle结构,input_dev与input_handler配对之后就会生成一个input_handle结构
    struct list_head   node;    //链接到input_dev_list,这个链表链接了所有注册到内核的 input_dev.

  2. input_handler 这是事件处理器的数据结构,代表一个事件处理器
   (1)几个操作函数
    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);
    void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
    void (*start)(struct input_handle *handle);
    event 函数是当事件处理器接收到了来自input设备传来的事件时调用的处理函数,负责处理事件,非常重要,在事件传递过程中会详细分析。
    connect 函数是当一个input设备模块注册到内核的时候调用的,将事件处理器与输入设备联系起来的函数,也就是将input_dev和input_handler配对的函数。
    disconnect 函数实现connect相反的功能。
    start 暂时没有发现有什么作用。
  (2) 两个id
    const struct input_device_id *id_table; //这个是事件处理器所支持的input设备
    const struct input_device_id *blacklist; //这个是事件处理器应该忽略的input设备
     这两个数组都会用在connect函数中,input_device_id结构与input_id结构类似,但是input_device_id有一个flag,用来让程序选择比较哪项,如:busytype,vendor还是其他。
   (3) 两个链表
    struct list_head   h_list;  //这个链表用来链接他所支持的input_handle结构,input_dev与input_handler配对之后就会生成一个input_handle结构
    struct list_head   node;    //链接到input_handler_list,这个链表链接了所有注册到内核的事件处理器

   (4) 其他的成员一看代码就知道是什么意思,这里就不说明了。

  3.  input_handle 结构体代表一个成功配对的input_dev和input_handler

  1. struct input_handle {  
  2.     void *private;   //每个配对的事件处理器都会分配一个对应的设备结构,如evdev事件处理器的evdev结构,注意这个结构与设备驱动层的input_dev不同,初始化handle时,保存到这里。   
  3.     int open;        //打开标志,每个input_handle 打开后才能操作,这个一般通过事件处理器的open方法间接设置   
  4.     const char *name;   
  5.     struct input_dev *dev;  //关联的input_dev结构   
  6.     struct input_handler *handler; //关联的input_handler结构   
  7.     struct list_head    d_node;  //input_handle通过d_node连接到了input_dev上的h_list链表上   
  8.     struct list_head    h_node;  //input_handle通过h_node连接到了input_handler的h_list链表上   
  9. };  

  4. 三个数据结构之间的关系
     input_dev 是硬件驱动层,代表一个input设备
     input_handler 是事件处理层,代表一个事件处理器
     input_handle 个人认为属于核心层,代表一个配对的input设备与input事件处理器  input_handle 个人认为属于核心层,代表一个配对的input设备与input事件处理器

    input_dev 通过全局的input_dev_list链接在一起。设备注册的时候实现这个操作。
    input_handler 通过全局的input_handler_list链接在一起。事件处理器注册的时候实现这个操作(事件处理器一般内核自带,一般不需要我们来写) 。
     input_hande 没有一个全局的链表,它注册的时候将自己分别挂在了input_dev 和 input_handler 的h_list上了。通过input_dev 和input_handler就可以找到input_handle设备注册(input_register_device)和事件处理器注册(input_register_handler)的时候都要进行配对工作,配对后就会实现链接。通过input_handle也可以找到input_dev和input_handler
 
 

一. 各种注册函数

    因为分析一所讲的每种数据结构都代表一类对象,所以每种数据结构都会对应一个注册函数,他们都定义在子系统核心的input.c文件中。主要有三个注册函数
     input_register_device    向内核注册一个input设备
     input_register_handle    向内核注册一个handle结构
     input_register_handler   注册一个事件处理器

  1. input_register_device 注册一个input输入设备,这个注册函数在三个注册函数中是驱动程序唯一调用的。下面分析这个函数:

 
  1. int input_register_device(struct input_dev *dev)  
  2. {  
  3.     static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);    
  4.         //这个原子变量,代表总共注册的input设备,每注册一个加1,因为是静态变量,所以每次调用都不会清零的   
  5.     struct input_handler *handler;  
  6.     const char *path;  
  7.     int error;  
  8.   
  9.     __set_bit(EV_SYN, dev->evbit);  //EN_SYN 这个是设备都要支持的事件类型,所以要设置   
  10.   
  11.     /* 
  12.      * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating 
  13.      * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c. 
  14.      */  
  15.         // 这个内核定时器是为了重复按键而设置的   
  16.     init_timer(&dev->timer);  
  17.     if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {  
  18.         dev->timer.data = (long) dev;  
  19.         dev->timer.function = input_repeat_key;  
  20.         dev->rep[REP_DELAY] = 250;  
  21.         dev->rep[REP_PERIOD] = 33;  
  22.         //如果没有定义有关重复按键的相关值,就用内核默认的   
  23.     }  
  24.   
  25.     if (!dev->getkeycode)  
  26.         dev->getkeycode = input_default_getkeycode;  
  27.     if (!dev->setkeycode)  
  28.         dev->setkeycode = input_default_setkeycode;  
  29.         //以上设置的默认函数由input核心提供   
  30.     dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",  
  31.              (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);  
  32.         //设置input_dev中device的名字,这个名字会在/class/input中出现   
  33.     error = device_add(&dev->dev);  
  34.         //将device加入到linux设备模型中去   
  35.     if (error)  
  36.         return error;  
  37.   
  38.     path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);  
  39.     printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n",  
  40.         dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");  
  41.     kfree(path);  
  42.         //这个得到路径名称,并打印出来   
  43.     error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);  
  44.     if (error) {  
  45.         device_del(&dev->dev);  
  46.         return error;  
  47.     }  
  48.   
  49.     list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);  
  50.         // 将新分配的input设备连接到input_dev_list链表上 
  51.     list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)  
  52.         input_attach_handler(dev, handler);  
  53.         //遍历input_handler_list链表,配对 input_dev 和 input_handler   
  54.         //input_attach_handler 这个函数是配对的关键,下面将详细分析   
  55.     input_wakeup_procfs_readers();  
  56.         // 和proc文件系统有关,暂时不考虑   
  57.     mutex_unlock(&input_mutex);  
  58.   
  59.     return 0;  
  60.    }  

   input_register_device完成的主要功能就是:初始化一些默认的值,将自己的device结构添加到linux设备模型当中,将input_dev添加到input_dev_list链表中,然后寻找合适的handler与input_handler配对,配对的核心函数是input_attach_handler。下面分析input_attach_handler函数:

 
  1. static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)  
  2. {  
  3.     const struct input_device_id *id;  
  4.     int error;  
  5.   
  6.     if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))  
  7.         return -ENODEV;  
  8.         //blacklist是handler因该忽略的input设备类型,如果应该忽略的input设备也配对上了,那就出错了   
  9.     id = input_match_device(handler->id_table, dev);  
  10.         //这个是主要的配对函数,主要比较id中的各项,下面详细分析   
  11.     if (!id)  
  12.         return -ENODEV;  
  13.   
  14.     error = handler->connect(handler, dev, id);  
  15.         //配对成功调用handler的connect函数,这个函数在事件处理器中定义,主要生成一个input_handle结构,并初始化,还生成一个事件处理器相关的设备结构,后面详细分析   
  16.     if (error && error != -ENODEV)  
  17.         printk(KERN_ERR  
  18.             "input: failed to attach handler %s to device %s, "  
  19.             "error: %d\n",  
  20.             handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);  
  21.         //出错处理   
  22.     return error;  
  23.  }  

    input_attach_handler的主要功能就是调用了两个函数,一个input_match_device进行配对,一个connect处理配对成功后续工作。
   下面分析input_match_device函数:

 
  1. static const struct input_device_id *input_match_device(const struct input_device_id *id,  
  2.                             struct input_dev *dev)  
  3. {  
  4.     int i;  
  5.         //函数传入的参数是所要配对handler的id_table,下面遍历这个id_table寻找合适的id进行配对   
  6.     for (; id->flags || id->driver_info; id++) {  
  7.         if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS)  
  8.             if (id->bustype != dev->id.bustype)  
  9.                 continue;  
  10.                 ......  
  11.                 //针对handler->id->flag,比较不同的类型   
  12.                 //如果比较成功进入下面的宏,否则进入下一个id   
  13.                 MATCH_BIT(evbit,  EV_MAX);  
  14.             ......    
  15.         MATCH_BIT(swbit,  SW_MAX);  
  16.   
  17.   
  18.         return id;  
  19.     }  
  20.  }  

    此函数主要是比较input_dev中的id和handler支持的id,这个存放在handler的id_table中。首先看id->driver_info有没有设置(触摸屏设备的id没有设置标志位,并且id->driver_info ==1),如果设置了说明它匹配所有的id,evdev就是这个样的handler
    然后依据id->flag来比较内容,如果都比较成功进入MATCH_BIT,这个宏是用来按位进行比较的,功能是比较所支持事件的类型,只有所有的位都匹配才成功返回,否则进行下一个id的比较。

 
  1. #define MATCH_BIT(bit, max) \   
  2. for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(max); i++) \  
  3.     if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) \  
  4.         break; \  
  5. if (i != BITS_TO_LONGS(max)) \  
  6.     continue;  

    这个宏对于每种事件类型,以及每种事件类型支持的编码所有的位都比较一次,看handler的id是否支持,如果有一个不支持就不会比较成功,进入下一个id进行比较。
    对于connect函数,每种事件处理器的实现都有差异,但原理都相同,因为触摸屏用的事件处理器为evdev,下面分析evdev的connect函数evdev_connect

 
  1. static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,  
  2.              const struct input_device_id *id)  
  3. {  
  4.         //此函数传入三个参数,分别是:handler,dev,  id   
  5.     struct evdev *evdev;  
  6.     int minor;  
  7.     int error;  
  8.   
  9.   
  10.     for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS; minor++)  
  11.         if (!evdev_table[minor])  
  12.             break;  
  13.         //EVDEV_MINORS为32,说明evdev这个handler可以同时有32个输入设备和他配对,evdev_table中以minor(非次设备号,但是有一个换算关系)存放evdev结构体,后面要详细分析这个结构体   
  14.     if (minor == EVDEV_MINORS) {  
  15.         printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices\n");  
  16.         return -ENFILE;  
  17.     }  
  18.         //这个说明32个位置全都被占用了,连接失败   
  19.     evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);  
  20.         //分配一个evdev结构体,这个结构体是evdev事件处理器特有的,后面会详细分析   
  21.     if (!evdev)  
  22.         return -ENOMEM;  
  23.   
  24.   
  25.     INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);  
  26.     spin_lock_init(&evdev->client_lock);  
  27.     mutex_init(&evdev->mutex);  
  28.     init_waitqueue_head(&evdev->wait);  
  29.         //初始化结构体的一些成员   
  30.     dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", minor);  
  31.         //这个是设置evdev中device的名字,他将出现在/class/input中。   
  32.         //前面也有一个device是input_dev的,名字是input(n),注意与他的不同   
  33.         //这个结构是配对后的虚拟设备结构,没有对应的硬件,但是通过它可以找到相关的硬件   
  34.     evdev->exist = 1;  
  35.     evdev->minor = minor;  
  36.   
  37.   
  38.     evdev->handle.dev = input_get_device(dev);  
  39.     evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev);  
  40.     evdev->handle.handler = handler;  
  41.     evdev->handle.private = evdev;  
  42.         //因为evdev中包含handle了,所以初始化它就可以了,这样就连接了input_handler与input_dev   
  43.     evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor); //注意:这个minor不是真正的次设备号,还要加上EVDEV_MINOR_BASE   
  44.     evdev->dev.class = &input_class;  
  45.     evdev->dev.parent = &dev->dev;  
  46.         //配对生成的device,父设备是与他相关连的input_dev   
  47.     evdev->dev.release = evdev_free;  
  48.     device_initialize(&evdev->dev);  
  49.   
  50.   
  51.     error = input_register_handle(&evdev->handle);  
  52.         //注册handle结构体,这个函数后面详细分析   
  53.     if (error)  
  54.         goto err_free_evdev;  
  55.   
  56.   
  57.     error = evdev_install_chrdev(evdev);  
  58.         //这个函数只做了一件事,就是把evdev结构保存到evdev_table(全局数组static struct evdev *evdev_table[EVDEV_MINORS];)中,这个数组也minor为索引   
  59.     if (error)  
  60.         goto err_unregister_handle;  
  61.   
  62.   
  63.     error = device_add(&evdev->dev);  
  64.         //注册到linux设备模型中   
  65.     if (error)  
  66.         goto err_cleanup_evdev;  
  67.   
  68.   
  69.     return 0;  
  70.   
  71.   
  72.   err_cleanup_evdev:  
  73.     evdev_cleanup(evdev);  
  74.   err_unregister_handle:  
  75.     input_unregister_handle(&evdev->handle);  
  76.   err_free_evdev:  
  77.     put_device(&evdev->dev);  
  78.     return error;  
  79. }  

    evdev_connect函数做配对后的善后工作,分配一个evdev结构体,并初始化相关成员,evdev结构体中有input_handle结构,初始化并注册之。

 2. input_register_handle 注册一个input_handle结构体,比较简单

 
  1. int input_register_handle(struct input_handle *handle)  
  2. {  
  3.     struct input_handler *handler = handle->handler;  
  4.     struct input_dev *dev = handle->dev;  
  5.     int error;  
  6.   
  7.   
  8.     /* 
  9.      * We take dev->mutex here to prevent race with 
  10.      * input_release_device(). 
  11.      */  
  12.     error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);  
  13.     if (error)  
  14.         return error;  
  15.     list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);  
  16.         //将handle的d_node,链接到其相关的input_dev的h_list链表中   
  17.     mutex_unlock(&dev->mutex);  
  18.   
  19.   
  20.     list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list);  
  21.         //将handle的h_node,链接到其相关的input_handler的h_list链表中   
  22.     if (handler->start)  
  23.         handler->start(handle);  
  24.   
  25.   
  26.     return 0;  
  27. }  

    这个函数基本没做什么事,就是把一个handle结构体通过d_node链表项,分别链接到input_dev的h_list,input_handler的h_list上。以后通过这个h_list就可以遍历相关的input_handle了。

 3. input_register_handler 注册一个input_handler结构体

 
  1. int input_register_handler(struct input_handler *handler)  
  2.  {  
  3.     struct input_dev *dev;  
  4.     int retval;  
  5.   
  6.   
  7.     retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);  
  8.     if (retval)  
  9.         return retval;  
  10.   
  11.   
  12.     INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);  
  13.   
  14.   
  15.     if (handler->fops != NULL) {  
  16.         if (input_table[handler->minor >> 5]) {  
  17.             retval = -EBUSY;  
  18.             goto out;  
  19.         }  
  20.         input_table[handler->minor >> 5] = handler;  
  21.     }  
  22.         //input_table,static struct input_handler *input_table[8];
  23.          //每个注册的handler都会将自己保存到这里,索引值为handler->minor右移5为,也就是除以32   
  24.         //为什么会这样呢,因为每个handler都会处理最大32个input_dev,所以要以minor的32为倍数对齐,这个minor是传进来的handler的MINOR_BASE   
  25.         //每一个handler都有一个这一个MINOR_BASE,以evdev为例,EVDEV_MINOR_BASE = 64,可以看出系统总共可以注册8个handler   
  26.     list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);  
  27.         //连接到input_handler_list链表中 (全局链表)
  28.         //  static LIST_HEAD(input_dev_list);
            //  static LIST_HEAD(input_handler_list);

  29.     list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)  
  30.         input_attach_handler(dev, handler);  
  31.         //又是配对,不过这次遍历input_dev,和注册input_dev过程一样的   
  32.     input_wakeup_procfs_readers();  
  33.   
  34.   
  35.  out:  
  36.     mutex_unlock(&input_mutex);  
  37.     return retval;  
  38. }  

    这个函数其实和input_register_device大同小异,都是注册,都要配对


一.  输入子系统核心分析。

    1.输入子系统核心对应与/drivers/input/input.c文件,这个也是作为一个模块注册到内核的。所以首先分析模块初始化函数。

 
 
  1. static int __init input_init(void)  
  2. {  
  3.     int err;  
  4.   
  5.     input_init_abs_bypass();  
  6.         //这个暂时没有发现是做什么的   
  7.     err = class_register(&input_class);  
  8.         //向内核注册一个类,用于linux设备模型。注册后会在/sys/class下面出现input目录   
  9.     if (err) {  
  10.         printk(KERN_ERR "input: unable to register input_dev class\n");  
  11.         return err;  
  12.     }  
  13.   
  14.     err = input_proc_init();  
  15.         //和proc文件系统有关,暂时不管   
  16.     if (err)  
  17.         goto fail1;  
  18.   
  19.   
  20.     err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);  
  21.         //注册字符设备,接口是2.4内核的。以主设备号INPUT_MAJOR,次设备号0-255,注册266个设备,说明input设备最大只能有255个   
  22.     if (err) {  
  23.         printk(KERN_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);  
  24.         goto fail2;  
  25.     }  
  26.   
  27.     return 0;  
  28.   
  29.  fail2: input_proc_exit();  
  30.  fail1: class_unregister(&input_class);  
  31.     return err;  
  32. }    

    这个函数主要是注册了字符设备,这里和杂项设备的原理是一样,所以input设备也是一类字符设备,只不过操作方法交给了输入子系统。从这里可以看出无论linux设备驱动这块有多复杂,他们都是由一些基本的组件构成的,都是ldd3所讲的基本驱动程序模型。 

    2. 输入子系统的核心其他部分都是提供的接口,向上连接事件处理层,向下连接驱动层。
    向下对驱动层的接口主要有:
    input_allocate_device    这个函数主要是分配一个input_dev接口,并初始化一些基本的成员,这就是我们不能简单用kmalloc分配input_dev结构的原因,因为缺少了一些初始化。
    input_unregister_device  注消一个input设备
    input_event              这个函数很重要,是驱动层向input子系统核心报告事件的函数,在事件传递过程中再分析。
    input_allocate_device    分配并初始化一个input_dev结构
    向上对事件处理层接口主要有:
    input_register_handler   注册一个事件处理器
    input_register_handle    注册一个input_handle结构


二.  事件处理层分析(以evdev事件处理器为例)

    1.事件处理层与用户程序和输入子系统核心打交道,是他们两层的桥梁。一般内核有好几个事件处理器,像evdev mousedev jotdev。evdev事件处理器可以处理所有的事件,触摸屏驱动就是用的这个,所以下面分析这个事件处理器的实现。它也是作为模块注册到内核中的,首先分析它的模块初始化函数。

 
  1. static int __init evdev_init(void)  
  2. {  
  3.     return input_register_handler(&evdev_handler);  
  4. }  

   模块初始化函数就调用一个注册handler函数,将evdev_handler注册到系统中。

    2.主要数据结构
    (1) evdev设备结构

 
  1. struct evdev {  
  2.     int exist;  
  3.     int open;           //打开标志   
  4.     int minor;          //次设备号   
  5.     struct input_handle handle;  //关联的input_handle   
  6.     wait_queue_head_t wait;      //等待队列,当进程读取设备,而没有事件产生的时候,进程就会睡在其上面   
  7.     struct evdev_client *grab;   //强制绑定的evdev_client结构,这个结构后面再分析   
  8.     struct list_head client_list;  //evdev_client 链表,这说明一个evdev设备可以处理多个evdev_client,可以有多个进程访问evdev设备   
  9.     spinlock_t client_lock; /* protects client_list */  
  10.     struct mutex mutex;  
  11.     struct device dev;       //device结构,说明这是一个设备结构   
  12. };  

    evdev结构体在配对成功的时候生成,由handler->connect生成,对应设备文件为/class/input/event(n),如触摸屏驱动的event0,这个设备是用户空间要访问的设备,可以理解它是一个虚拟设备,因为没有对应的硬件,但是通过handle->dev 就可以找到input_dev结构,而它对应着触摸屏,设备文件为/class/input/input0。这个设备结构生成之后保存在evdev_table中, 索引值是minor。

   (2) evdev用户端结构

 
  1. struct evdev_client {  
  2.     struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE];    
  3.         //这个是一个input_event数据结构的数组,input_event代表一个事件,基本成员:类型(type),编码(code),值(value)   
  4.     int head;              //针对buffer数组的索引   
  5.     int tail;              //针对buffer数组的索引,当head与tail相等的时候,说明没有事件   
  6.     spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */  
  7.     struct fasync_struct *fasync;  //异步通知函数   
  8.     struct evdev *evdev;           //evdev设备   
  9.     struct list_head node;         // evdev_client 链表项   
  10. };  

   这个结构在进程打开event0设备的时候调用evdev的open方法,在open中创建这个结构,并初始化。在关闭设备文件的时候释放这个结构。

   3.主要函数
   (1)evdev设备打开函数

 
  1. static int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file)  
  2. {  
  3.     struct evdev *evdev;  
  4.     struct evdev_client *client;  
  5.     int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;  
  6.     int error;  
  7.   
  8.   
  9.     if (i >= EVDEV_MINORS)  
  10.         return -ENODEV;  
  11.   
  12.   
  13.     error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);  
  14.     if (error)  
  15.         return error;  
  16.     evdev = evdev_table[i];  
  17.         //得到evdev设备结构,每次调用evdev_connect配对成功后都会把分配的evdev结构以minor为索引,保存在evdev_table数组中   
  18.     if (evdev)  
  19.         get_device(&evdev->dev);  //增加device引用计数   
  20.     mutex_unlock(&evdev_table_mutex);  
  21.   
  22.   
  23.     if (!evdev)  
  24.         return -ENODEV;  
  25.   
  26.   
  27.     client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client), GFP_KERNEL);  //分配用户端结构   
  28.     if (!client) {  
  29.         error = -ENOMEM;  
  30.         goto err_put_evdev;  
  31.     }  
  32.   
  33.   
  34.     spin_lock_init(&client->buffer_lock);  
  35.     client->evdev = evdev;    //使用户端与evdev设备结构联系起来   
  36.     evdev_attach_client(evdev, client);  
  37.         //这个函数所做的就是把client连接到evdev的client链表中   
  38.     error = evdev_open_device(evdev);  
  39.         //这个函数打开设备,有很多层调用,后面详细分析   
  40.     if (error)  
  41.         goto err_free_client;  
  42.   
  43.   
  44.     file->private_data = client;  
  45.     return 0;  
  46.   
  47.   
  48.  err_free_client:  
  49.     evdev_detach_client(evdev, client);  
  50.     kfree(client);  
  51.  err_put_evdev:  
  52.     put_device(&evdev->dev);  
  53.     return error;  
  54. }   

   (2)evdev设备打开函数evdev_open_device,由evdev_open调用。

 
  1. static int evdev_open_device(struct evdev *evdev)  
  2. {  
  3.     int retval;  
  4.   
  5.   
  6.     retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);  
  7.     if (retval)  
  8.         return retval;  
  9.   
  10.   
  11.     if (!evdev->exist)  
  12.         retval = -ENODEV;  
  13.         //判断设备结构是否存在,在evdev_connect中初始话此成员为1   
  14.     else if (!evdev->open++) {  
  15.         retval = input_open_device(&evdev->handle);  
  16.         if (retval)  
  17.             evdev->open--;  
  18.     }  
  19.         //evdev->open分配结构的时候没有初始化,默认为0,也就是没有打开,每次打开都会加1   
  20.     mutex_unlock(&evdev->mutex);  
  21.     return retval;  
  22. }  

    此函数在判断结构存在与否后,主要调用了input_open_device,这个函数是子系统核心函数,定义在input.c中,下面分析这个函数:

 
  1. int input_open_device(struct input_handle *handle)  
  2. {  
  3.     struct input_dev *dev = handle->dev;  
  4.     int retval;  
  5.   
  6.   
  7.     retval = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);  
  8.     if (retval)  
  9.         return retval;  
  10.   
  11.   
  12.     if (dev->going_away) {  
  13.         retval = -ENODEV;  
  14.         goto out;  
  15.     }  
  16.   
  17.   
  18.     handle->open++;  
  19.         //将handle的打开计数加1,注意和evdev的open的区别   
  20.     if (!dev->users++ && dev->open)  
  21.         retval = dev->open(dev);  
  22.         //如果此input_dev没有进程在引用,并且定义了open方法,就调用open方法   
  23.     if (retval) {    //retval = 1 说明没有打开成功   
  24.         dev->users--;    
  25.         if (!--handle->open) {  //说明有其他的进程已经打开了这个handle   
  26.             /* 
  27.              * Make sure we are not delivering any more events 
  28.              * through this handle 
  29.              */  
  30.             synchronize_rcu();  
  31.         }  
  32.     }  
  33.   
  34.   
  35.  out:  
  36.     mutex_unlock(&dev->mutex);  
  37.     return retval;  
  38. }  

   (3)读操作函数 evdev_read

 
  1. static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,  
  2.               size_t count, loff_t *ppos)  
  3. {  
  4.     struct evdev_client *client = file->private_data;    //这个客户端结构在打开的时候分配并保存在file->private_data中   
  5.     struct evdev *evdev = client->evdev;  
  6.     struct input_event event;  
  7.     int retval;  
  8.   
  9.   
  10.     if (count < input_event_size())  
  11.         return -EINVAL;  
  12.         //这条语句提示,用户进程每次读取设备的字节数,不要少于input_event结构的大小   
  13.     if (client->head == client->tail && evdev->exist &&  
  14.         (file->f_flags & O_NONBLOCK))  
  15.         return -EAGAIN;  
  16.         //head等于tail说明目前还没有事件传回来,如果设置了非阻塞操作,则会立刻返回   
  17.     retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,  
  18.         client->head != client->tail || !evdev->exist);  
  19.         //没有事件就会睡在evdev的等待队列上了,等待条件是有事件到来或者设备不存在了(设备关闭的时候,清这个标志)   
  20.     if (retval)  
  21.         return retval;  
  22.         //如果能执行上面这条语句说明有事件传来或者,设备被关闭了,或者内核发过来终止信号   
  23.     if (!evdev->exist)  
  24.         return -ENODEV;  
  25.   
  26.   
  27.     while (retval + input_event_size() <= count &&  
  28.            evdev_fetch_next_event(client, &event)) {  
  29.         // evdev_fetch_next_event这个函数遍历client里面的input_event buffer数组   
  30.         if (input_event_to_user(buffer + retval, &event))  
  31.         //将事件复制到用户空间   
  32.             return -EFAULT;  
  33.   
  34.   
  35.         retval += input_event_size();  
  36.     }  
  37.   
  38.     return retval;   //返回复制的数据字节数   
  39. }


 

三. 事件传递过程(以s3c2410_ts为例)

   1. 事件产生
    当按下触摸屏时,进入触摸屏按下中断,开始ad转换,ad转换完成进入ad完成中断,在这个终端中将事件发送出去,调用
    input_report_abs(dev, ABS_X, xp);

    input_report_abs(dev, ABS_Y, yp); 这两个函数调用了 input_event(dev, EV_ABS, code, value)
    所有的事件报告函数都调用这个函数。

   2. 事件报告
   (1) input_event 函数分析,这个函数定义在input.c中

 
  1. void input_event(struct input_dev *dev,  
  2.          unsigned int type, unsigned int code, int value)  
  3. {  
  4.     unsigned long flags;  
  5.   
  6.   
  7.     if (is_event_supported(type, dev->evbit, EV_MAX)) {  
  8.         //判断是否支持此种事件类型和事件类型中的编码类型   
  9.         spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);  
  10.         add_input_randomness(type, code, value);  
  11.         //对系统随机熵池有贡献,因为这个也是一个随机过程   
  12.         input_handle_event(dev, type, code, value);  
  13.         //这个函数是事件处理的关键函数,下面详细分析   
  14.         spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);  
  15.     }  
  16. }   

   (2) input_handle_event 函数分析,这个函数定义在input.c中

 
  1. static void input_handle_event(struct input_dev *dev,  
  2.                    unsigned int type, unsigned int code, int value)  
  3. {  
  4.     int disposition = INPUT_IGNORE_EVENT;  
  5.   
  6.   
  7.     switch (type) {  
  8.         ......  
  9.     case EV_KEY:  
  10.         if (is_event_supported(code, dev->keybit, KEY_MAX) &&  
  11.             !!test_bit(code, dev->key) != value) {  
  12.   
  13.   
  14.             if (value != 2) {  
  15.                 __change_bit(code, dev->key);  
  16.                 if (value)  
  17.                     input_start_autorepeat(dev, code);  
  18.                 else  
  19.                     input_stop_autorepeat(dev);  
  20.             }  
  21.             disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;  
  22.         }  
  23.         break;  
  24.         ......  
  25.     if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)  
  26.         dev->sync = 0;  
  27.   
  28.   
  29.     if ((disposition & INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)  
  30.         dev->event(dev, type, code, value);  
  31.   
  32.   
  33.     if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS)  
  34.         input_pass_event(dev, type, code, value);  
  35. }  

   这个函数主要是根据事件类型的不同,做相应的处理。这里之关心EV_KEY类型,其他函数和事件传递关系不大,只要关心,disposition这个是事件处理的方式,默认的是INPUT_IGNORE_EVENT,忽略这个事件,如果是INPUT_PASS_TO_HANDLERS则是传递给事件处理器,如果是INPUT_PASS_TO_DEVICE,则是传递给设备处理,触摸屏驱动没有定义这个。下面分析input_pass_event函数。

 
  1. static void input_pass_event(struct input_dev *dev,  
  2.                  unsigned int type, unsigned int code, int value)  
  3. {  
  4.     struct input_handle *handle;  
  5.   
  6.   
  7.     rcu_read_lock();  
  8.   
  9.   
  10.     handle = rcu_dereference(dev->grab);  //如果是绑定的handle,则调用绑定的handler->event函数   
  11.     if (handle)  
  12.         handle->handler->event(handle, type, code, value);  
  13.     else  
  14.         //如果没有绑定,则遍历dev的h_list链表,寻找handle,如果handle已经打开,说明有进程读取设备关联的evdev。   
  15.         list_for_each_entry_rcu(handle, &dev->h_list, d_node)  
  16.             if (handle->open)  
  17.                 handle->handler->event(handle,  
  18.                             type, code, value);  
  19.         // 调用相关的事件处理器的event函数,进行事件的处理   
  20.     rcu_read_unlock();  
  21. }  

下面分析 evdev事件处理器的event函数

 
  1. static void evdev_event(struct input_handle *handle,  
  2.             unsigned int type, unsigned int code, int value)  
  3. {  
  4.     struct evdev *evdev = handle->private;  
  5.     struct evdev_client *client;  
  6.     struct input_event event;  
  7.   
  8.   
  9.     do_gettimeofday(&event.time);  
  10.     event.type = type;  
  11.     event.code = code;  
  12.     event.value = value;  
  13.         //将传过来的事件,赋值给input_event结构   
  14.     rcu_read_lock();  
  15.   
  16.   
  17.     client = rcu_dereference(evdev->grab);  
  18.         //如果evdev绑定了client那么,处理这个客户端,触摸屏驱动没有绑定   
  19.     if (client)  
  20.         evdev_pass_event(client, &event);  
  21.     else  
  22.         //遍历client链表,调用evdev_pass_event函数   
  23.         list_for_each_entry_rcu(client, &evdev->client_list, node)  
  24.             evdev_pass_event(client, &event);  
  25.   
  26.   
  27.     rcu_read_unlock();  
  28.   
  29.   
  30.     wake_up_interruptible(&evdev->wait); //唤醒等待的进程   
  31. }  

下面分析 evdev_pass_event 函数

 
  1. static void evdev_pass_event(struct evdev_client *client,  
  2.                  struct input_event *event)  
  3. {  
  4.     /* 
  5.      * Interrupts are disabled, just acquire the lock 
  6.      */  
  7.     spin_lock(&client->buffer_lock);  
  8.     client->buffer[client->head++] = *event;   //将事件赋值给客户端的input_event 数组   
  9.     client->head &= EVDEV_BUFFER_SIZE - 1;  
  10.     spin_unlock(&client->buffer_lock);  
  11.   
  12.   
  13.     kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);  
  14. }  

可以看出, evdev_pass_event函数最终将事件传递给了用户端的client结构中的input_event数组中,只需将这个input_event数组复制给用户空间,进程就能收到触摸屏按下的信息了。具体处理由具体的应用程序来完成l


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==========  其他  

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其他:l

@1

如何知道 input 子系统的事件对应哪个物理设备,

当然笨的办法可以使用cat /dev/input/eventx,然后操作硬件看终端输出来确定,也可以

进入目录目标板 /sys/devices/virtual/input/inputx  

cat name 文件,里面有你驱动里面给设备取的名字, 即input->name = "name"。

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