详解Linux Input子系统（上）

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应用控制硬件设备与硬件事件传递给应用：
驱动层传递数据或事件到应用层可通过sk_buff广播出去，广播完之后就成了应用层对某一类事件的处理内核已完成无需关心（netlink）；应用层传递数据到驱动层进而控制硬件设备一般往/dev或/sys目录下读写内容即可。

输入设备总类繁杂，包括按键，键盘，触摸屏，鼠标，摇杆等等，它们本身都是字符设备，不过内核为了能将这些设备的共性抽象出来，简化驱动的开发，建立了一个Input子系统。Input子系统分为三层，从下至上分别是输入设备驱动层，输入核心层以及输入事件驱动层。这三层中的输入核心层和输入事件驱动层都是内核已经完成了的，因此需要我们完成的只有输入设备驱动层。考虑输入设备主要的工作过程都是 动作产生(按键，触屏……)-->产生中断-->读取数值(键值，坐标……)-->将数值传递给应用程序。最后一个步骤就属于事件的处理，对于同一类设备，他们的处理方式都是相同的，因此内核已在事件驱动层为我们做好了，不需我们操心，而产生中断-->读取数值是因设备而异的，需要我们根据具体的设备来编写驱动。一个大致的工作流程就是，input device向上层报告-->input core接收报告，并根据在注册input device时建立好的连接选择哪一类handler来处理事件-->通过handler将数据存放在相应的dev(evdev,mousedev…)实例的缓冲区中，等待应用程序来读取。当然，有时候也需要从应用层向设备层逆向传递，比如控制一些和设备相关的LED，蜂鸣器等。设备驱动层，输入核心层和事件处理层之间的关系可以用下图来阐释:

下面来看看Input子系统的关键数据结构

struct input_dev {
    const char *name;
    const char *phys;
    const char *uniq;
    struct input_id id;//与input_handler匹配用的id，包括

    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];    //设备支持的事件类型
    unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];  //按键事件支持的子事件类型
    unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];  //相对坐标事件支持的子事件类型
    unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];  //绝对坐标事件支持的子事件类型
    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 keycodemax;
    unsigned int keycodesize;
    void *keycode;
    int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int keycode);
    int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int *keycode);

    struct ff_device *ff;

    unsigned int repeat_key; //最近一次的按键值
    struct timer_list timer;

    int sync;

    int abs[ABS_MAX + 1];
    int rep[REP_MAX + 1];

    unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];//反应设备当前的按键状态
    unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];//反应设备当前的led状态
    unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];//反应设备当前的声音输入状态
    unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  //反应设备当前的开关状态

    int absmax[ABS_MAX + 1];//来自绝对坐标事件的最大键值
    int absmin[ABS_MAX + 1];//来自绝对坐标事件的最小键值
    int absfuzz[ABS_MAX + 1];
    int absflat[ABS_MAX + 1];

    int (*open)(struct input_dev *dev);  //第一次打开设备时调用，初始化设备用
    void (*close)(struct input_dev *dev);//最后一个应用程序释放设备时用，关闭设备
    int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
    /*用于处理传递给设备的事件，如LED事件和声音事件*/
    int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);

    struct input_handle *grab;//当前占有该设备的input_handle

    spinlock_t event_lock;
    struct mutex mutex;

    unsigned int users;//打开该设备的用户数量(input handlers)
    int going_away;

    struct device dev;

    struct list_head    h_list;//该链表头用于链接此设备所关联的input_handle
    struct list_head    node;  //用于将此设备链接到input_dev_list
};

 

struct input_handler {

    void *private;

    /*event用于处理事件*/
    void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    /*connect用于建立handler和device的联系*/
    int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
    /*disconnect用于解除handler和device的联系*/
    void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
    void (*start)(struct input_handle *handle);

    const struct file_operations *fops;//handler的一些处理函数
    int minor;//次设备号
    const char *name;

    const struct input_device_id *id_table;//用于和device匹配
    const struct input_device_id *blacklist;//匹配黑名单

    struct list_head    h_list;//用于链接和此handler相关的handle
    struct list_head    node;  //用于将该handler链入input_handler_list
};

struct input_handle {

    void *private;

    int open;//记录设备的打开次数(有多少个应用程序访问设备)
    const char *name;

    struct input_dev *dev;//指向所属的device
    struct input_handler *handler;//指向所属的handler

    struct list_head    d_node;//用于链入所属device的handle链表
    struct list_head    h_node;//用于链入所属handler的handle链表
};

我们可以看到，input_device和input_handler中都有一个h_list,而input_handle拥有指向input_dev和input_handler的指针，也就是说input_handle是用来关联input_dev和input_handler的，那么为什么一个input_device和input_handler

中拥有的是h_list而不是一个handle呢？因为一个device可能对应多个handler,而一个handler也不能只处理一个device,比如说一个鼠标，它可以对应even handler，也可以对应mouse handler,因此当其注册时与系统中的handler进行匹配，就有可能产生两个实例，一个是evdev,另一个是mousedev,而任何一个实例中都只有一个handle。至于以何种方式来传递事件，就由用户程序打开哪个实例来决定。后面一个情况很容易理解，一个事件驱动不能只为一个甚至一种设备服务，系统中可能有多种设备都能使用这类handler,比如event handler就可以匹配所有的设备。在input子系统中，有8种事件驱动，每种事件驱动最多可以对应32个设备，因此dev实例总数最多可以达到256个。下一节将以even handler为例介绍设备注册以及打开的过程。