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全网络对Linux input子系统最清晰、详尽的分析

时间:2015-08-27 15:21:53      阅读:366      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:linux input   输入子系统   input_handler   input_device   input核心层   

Linux input分析之二:解构input_handler、input_core、input_device

       输入输出是用户和产品交互的手段,因此输入驱动开发在Linux驱动开发中很常见。同时,input子系统的分层架构思想在Linux驱动设计中极具代表性和先进性,因此对Linux input子系统进行深入分析很有意义。

本文继续在《Linuxinput子系统分析之一:软件分层》的基础上继续深入研究Linux输入子系统的分层架构思想以及其实现。软件分层探讨的是输入消息从底层硬件到内核、应用层的消息传递和使用过程,而本文则是专注剖析Linux内核驱动层对输入设备的抽象分层管理和实现。

一、input子系统知识点回顾

详细请看《Linux input子系统分析之一:软件分层》一文。输入子系统对linux的输入设备驱动进行了高度抽象,最终分成了三层,包括input核心层、input事件处理层和input设备驱动层。input核心层(input-core)对input设备(input-device)和input事件处理(input-handler)进行管理并进行消息转发。如下图:

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所有的输入设备的主设备号都是13,input-core通过次设备来将输入设备进行分类,如0-31是游戏杆,32-63是鼠标(对应Mouse Handler)、64-95是事件设备(如触摸屏,对应Event Handler)。

二、input核心层的任务

核心层input-core完成的工作包括:

1) 直接跟字符设备驱动框架交互,字符设备驱动框架根据主设备号来进行管理,而input-core则是依赖于次设备号来进行分类管理。Input子系统的所有输入设备的主设备号都是13,其对应input-core定义的structfile_operations input_fops.驱动架构层通过主设备号13获取到input_fops,之后的处理便交给input_fops进行。

2) 提供接口供事件处理层(input-handler)和输入设备(input-device)注册,并为输入设备找到匹配的事件处理者。

3) 将input-device产生的消息(如触屏坐标和压力值)转发给input-handler,或者将input-handler的消息传递给input-device(如鼠标的闪灯命令)。

三、input子系统初始化

1.    input-core初始化

--driver/input/input.c

在设备模型/sys/class目录注册设备类,在/proc/bus/input目录产生设备信息,向字符设备驱动框架注册input子系统的接口操作集合(主设备号13和input_fops)。

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2.input-handler初始化

以支持触摸屏TS的event-handler为例说明。

--driver/input/evdev.c

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继续展开input_register_handler接口:      

--driver/input/input.c

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3.input-device初始化

       以触摸屏TSC2007为例,该触摸屏是I2C总线接口访问。

       --driver/input/touchscreen/tsc2007.c

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       I2C总线的管理类似于平台总线,在注册I2C设备驱动接口i2c_add_driver中也会匹配其管理的I2C设备链表元素,匹配成功后即会调用i2c_driver的probe接口。有关总线、设备和驱动的关系请参看《从需求的角度去理解Linux:总线、设备和驱动》。

       继续跟踪tsc2007_probe之前先看看input-device的数据结构:

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       继续跟踪tsc2007_probe:

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       继续展开input_register_device接口:

--driver/input/input.c

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4.input-core关联匹配input-device和input-handler

在input_register_handler和input_register_device最后都会使用input_attach_handler接口来匹配输入设备和对应的事件处理者。

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继续跟踪evdev_connect:

--driver/input/evdev.c

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Struct evdev evdev_table代表evdev_handler所管理的底层input-device(通过input-handle管理)和应用层已打开该设备的进程、同步的相关结构和消息队列(evdev_client记录)。

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input-handle关联input-device和input-handler一目了然。

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所以input_register_handle的接口很容易想到是通过input-handle通过自身的d-node和h-node关联到input-device和input-handler实例中。这样通过input-handler可以快速找到input-device,通过input-device也可以快速找到input-handler。

至于evdev_install_chrdev即是将一个evdev实例记录到evdev_table数组,宣告其存在。

至此,我们可以得到以下evdev-handler管理下的示意图:

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四、应用open过程

假设触摸屏驱动在注册输入设备过程中生成/dev/input/event0设备文件。我们来跟踪打开这个设备的过程。

Open(“/dev/input/event0”)

       1.vfs_open打开该设备文件,读出文件的inode内容,得到主设备号13和次设备号64.

2.chardev_open 字符设备驱动框架的open根据主设备号13得到输入子系统的input_fops操作集。

              3.input_fops->open, 即input_open_file

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              4.继续跟踪input-handler层的evdev-open,至此evdev不仅关联了底层具体的input-device,而且记录了应用层进程打开该设备的信息。之后input-device产生的消息可以传递到evdev的client中的消息队列。便于上层读取。

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              5. input-device层的open。

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      实际上,tsc2007驱动并没有定义input_dev的open接口。

       五、触屏消息传递过程

              1. open获得的fd句柄对应的file_operations是evdev_handler的evdev_fops。因此read接口最终会调用到evdev_fops的read接口,即evdev_read。接下来我们来跟踪这个接口的实现过程。我们先看看struct evdev的成员evdev_client的定义,其即是代表打开该输入设备的进程相关的数据结构。

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       2. evdev_read

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              3. 假设消息队列为空时,则上层进程将会睡眠,直到被唤醒再进行消息读取。谁来唤醒它呢?由底层input-device的硬件中断发起,最终将触屏消息送达该消息队列后即会发出唤醒信号。tsc2007_probe中注册的外部硬件中断服务函数即是发起者。

              来看看该中断服务函数tsc2007_irq:

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              ts-work即是tsc2007_work:

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              跟踪input_report_abs接口:

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              继续跟进evdev_event:

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       即会唤醒执行在evdev_read中等待读取消息的进程,继续下面的执行过程,从client的buffer中取出消息,并通过copy_to_user返回给应用程序。

       有一点需要注意,每次触屏消息产生后,在tsc2007_work中要input-report-abs报告x坐标,y坐标和压力值,最后再通过input-sync接口发出同步事件,向上层应用发出异步通知进行读取。


       怎样,应该是全网络讲述Linux input子系统最详尽和最深入的分析了吧!

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原文地址:http://blog.csdn.net/yueqian_scut/article/details/48026955

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