Linux Input子系统(上)--概述


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

  1. struct input_dev {  
  2.     const char *name;  
  3.     const char *phys;  
  4.     const char *uniq;  
  5.     struct input_id id;//与input_handler匹配用的id，包括   
  6.   
  7.     unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];    //设备支持的事件类型   
  8.     unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];  //按键事件支持的子事件类型   
  9.     unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];  //相对坐标事件支持的子事件类型   
  10.     unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];  //绝对坐标事件支持的子事件类型   
  11.     unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];    
  12.     unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];    
  13.     unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];    
  14.     unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];       
  15.     unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  
  16.   
  17.     unsigned int keycodemax;  
  18.     unsigned int keycodesize;  
  19.     void *keycode;  
  20.     int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int keycode);  
  21.     int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int *keycode);  
  22.   
  23.     struct ff_device *ff;  
  24.   
  25.     unsigned int repeat_key; //最近一次的按键值   
  26.     struct timer_list timer;  
  27.   
  28.     int sync;  
  29.   
  30.     int abs[ABS_MAX + 1];  
  31.     int rep[REP_MAX + 1];  
  32.   
  33.     unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];//反应设备当前的按键状态   
  34.     unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];//反应设备当前的led状态   
  35.     unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];//反应设备当前的声音输入状态   
  36.     unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  //反应设备当前的开关状态   
  37.   
  38.     int absmax[ABS_MAX + 1];//来自绝对坐标事件的最大键值   
  39.     int absmin[ABS_MAX + 1];//来自绝对坐标事件的最小键值   
  40.     int absfuzz[ABS_MAX + 1];  
  41.     int absflat[ABS_MAX + 1];  
  42.   
  43.     int (*open)(struct input_dev *dev);  //第一次打开设备时调用，初始化设备用   
  44.     void (*close)(struct input_dev *dev);//最后一个应用程序释放设备时用，关闭设备   
  45.     int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);  
  46.     /*用于处理传递给设备的事件，如LED事件和声音事件*/  
  47.     int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);  
  48.   
  49.     struct input_handle *grab;//当前占有该设备的input_handle   
  50.   
  51.     spinlock_t event_lock;  
  52.     struct mutex mutex;  
  53.   
  54.     unsigned int users;//打开该设备的用户数量(input handlers)   
  55.     int going_away;  
  56.   
  57.     struct device dev;  
  58.   
  59.     struct list_head    h_list;//该链表头用于链接此设备所关联的input_handle   
  60.     struct list_head    node;  //用于将此设备链接到input_dev_list   
  61. };  

 

  1. struct input_handler {  
  2.   
  3.     void *private;  
  4.   
  5.     /*event用于处理事件*/  
  6.     void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);  
  7.     /*connect用于建立handler和device的联系*/  
  8.     int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);  
  9.     /*disconnect用于解除handler和device的联系*/  
  10.     void (*disconnect)(struct input_handle *handle);  
  11.     void (*start)(struct input_handle *handle);  
  12.   
  13.     const struct file_operations *fops;//handler的一些处理函数   
  14.     int minor;//次设备号   
  15.     const char *name;  
  16.   
  17.     const struct input_device_id *id_table;//用于和device匹配   
  18.     const struct input_device_id *blacklist;//匹配黑名单   
  19.   
  20.     struct list_head    h_list;//用于链接和此handler相关的handle   
  21.     struct list_head    node;  //用于将该handler链入input_handler_list   
  22. };  
  1. struct input_handle {  
  2.   
  3.     void *private;  
  4.   
  5.     int open;//记录设备的打开次数(有多少个应用程序访问设备)   
  6.     const char *name;  
  7.   
  8.     struct input_dev *dev;//指向所属的device   
  9.     struct input_handler *handler;//指向所属的handler   
  10.   
  11.     struct list_head    d_node;//用于链入所属device的handle链表   
  12.     struct list_head    h_node;//用于链入所属handler的handle链表   
  13. };  

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。

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