码迷,mamicode.com
首页 > 系统相关 > 详细

linux 输入设备驱动

时间:2018-03-17 16:16:59      阅读:282      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:等于   version   eve   params   driver   bre   fetch   内核   sub   

<输入子系统简介>
a:背景
内核的输入子系统是对“分散的”,“多种不同类别”的输入设备(键盘,鼠标,跟踪杆,触摸屏,加速度计等)进行“统一处理”的驱动程序。具有如下特点:
a-1:统一各种形态各异的相似的输入设备的处理功能(鼠标,不论是PS/2形的鼠标,还是usb形式的鼠标,还是蓝牙形式的鼠标),都做一样的处理。
a-2:提供用于分发“输入报告”给用户应用程序的简单事件(event)接口。(驱动程序不必创建和管理/dev节点,以及相关的访问方法(fops))。因此能过很方便的调用API发送鼠标移动,键盘按键或触摸屏事件给用户空间。
a-3:抽取出输入驱动的通用部分,简化了驱动程序,并引入了一致性。(比如,输入子系统提供了一个底层驱动程序(serio)的集合,支持对串口和键盘控制器等硬件输入设备的访问)
b:输入子系统的组成示意图
技术分享图片
 c:输入子系统的事件处理机制示意图
技术分享图片
d:输入子系统剖析
 
技术分享图片
 
c-1:input 子系统调用过程分析
C-1-1.当外部应用程序需要调用输入子系统的open函数时,会先通过主设备号进入到核心层,然后通过次设备号进入handler层,再调用.fops内的open函数返回fd;
 
C-1-2.当外部应用程序需要调用输入子系统的read函数时,会通过返回的fd调用.fop内的read函数,然后休眠,等待被.event函数唤醒
 
C-1-3.当外部中断到达的时候,会先确定中断事件,然后用input_event上报事件,再通过h_list里面的所有handle调用对应的handler中的.event函数,对read进行唤醒,然后在read中返回(也就是当device有多个对应的handler的时候,input_event会向所有的handler上报事件)
 
C-1-4.当需要加入新的handler时,需要先构建handler结构体,然后调用input_register_handler对该handler进行注册
  input_register_handler的内部实现:往input_handler_list加入新增的handler节点,然后对input_device_list的所有结点(也就是所有的device)进行遍历,通过.id_table查看该device是否支持该handler,对支持的device调用.connect,一一地构建input_handle结构体,连接handler跟device
C-1-5.当需要加入新的device时,需要先构建input_dev结构体,然后调用input_register_device对该input_dev进行注册
 
  input_register_dev的内部实现:往input_device_list加入新增的device节点,然后对input_handler_list的所有结点(也就是所有的handler)进行遍历,通过handler 的.id_table查看该handler是否支持该device,对支持的device调用该handler的.connect,一一地构建input_handle结构体,连接handler跟device
 
  在输入子系统框架下,我们一般的编写驱动也就是对device部分进行编写(分配input_dev并配
 
<input输入子系统数据结构分析一>
a:struct input_dev{}
点击(此处)折叠或打开
struct input_dev {
    const char *name;//设备名称
    const char *phys;//设备在系统中的物理路径
    const char *uniq;//设备唯一识别符
    struct input_id id;//设备ID,包含总线ID(PCI、USB)、厂商ID,与input_handler匹配的时会用到 
 
    unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];//位图的设备属性
 
    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];//支持的所有事件类型
    //下面是每种类型支持的编码
    unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];//支持的键盘事件 
    unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];//支持的鼠标相对值事件
    unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];//支持的鼠标绝对值事件 
    unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];//支持的其它事件类型
    unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];//支持的LED灯事件 
    unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];//支持的声效事件
    unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];//支持的力反馈事件 
    unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];//支持的开关事件 
 
    unsigned int hint_events_per_packet;//事件生成的平均数量
 
    unsigned int keycodemax;//keycode表的大小
    unsigned int keycodesize;//keycode表中元素个数
    void *keycode;//设备的键盘表
 
    int (*setkeycode)(struct input_dev *dev,const struct input_keymap_entry *ke,
                unsigned int *old_keycode);//配置keycode表
    int (*getkeycode)(struct input_dev *dev,
             struct input_keymap_entry *ke);//获取keycode表 
 
    struct ff_device *ff;//力反馈设备结构
 
    unsigned int repeat_key;//保存上一个键值 
    struct timer_list timer;//软件计时器
 
    int rep[REP_CNT];//autorepeat参数当前值
 
    struct input_mt_slot *mt;
    int mtsize;
    int slot;
    int trkid;
 
    struct input_absinfo *absinfo;//绝对坐标轴的信息
 
    unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];//按键有两种状态,按下和抬起,这个字段就是记录这两个状态。
    unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
    unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
    unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
    //操作接口
    int (*open)(struct input_dev *dev);
    void (*close)(struct input_dev *dev);
    int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
    int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);
 
    struct input_handle __rcu *grab;//当前使用的handle
 
    spinlock_t event_lock;
    struct mutex mutex;
 
    unsigned int users;
    bool going_away;
 
    bool sync;
 
    struct device dev;//这个设备的驱动程序模型的视图
 
    struct list_head    h_list;//h_list是一个链表头,用来把handle挂载在这个上 
    struct list_head    node;//这个node是用来连到input_dev_list上的
};
b:struct input_handler{}
点击(此处)折叠或打开
struct input_handler {
    void *private;//驱动特有的数据
    //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
    void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);//该函数将被输入子系统调用区处理发送给“设备”的事件。例如,发送一个事件命令led灯点亮,实际控制硬件的操作可以放在event()函数中实现
    bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);//事件过滤
    bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev);
    //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
    int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
    void (*disconnect)(struct input_handle *handle);//实现connect相反的功能
    void (*start)(struct input_handle *handle);
 
    const struct file_operations *fops;//文件操作函数集合
    int minor;//次设备号
    const char *name;
 
    const struct input_device_id *id_table;//事件处理器所支持的input设备
    //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    h_list;
    //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
    struct list_head    node;
};
c:struct input_handle{}
点击(此处)折叠或打开
struct input_handle {
    //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。
    void *private;
 
    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
    const char *name;
 
    struct input_dev *dev;//关联的input_dev结构
    struct input_handler *handler;//关联的input_handler结构
 
    struct list_head    d_node;//input_handle通过d_node连接到了input_dev上的h_list链表上
    struct list_head    h_node;//input_handle通过h_node连接到了input_handler的h_list链表上
};
 
c:三者之间的关系
input_dev,input_handler,input_handle,3者之间的关系
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.
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在设备注册和事件处理器,注册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
 
<Input输入子系统数据结构分析二>
input_dev
  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 
 
A:有以下几个数组:
    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];   //事件支持的类型       
A-1:下面是每种类型支持的编码      
unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];   //按键        
unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];         
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     
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)];  
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。
 
A-1-2:设置方式:
  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。
A-1-2-1: 有一个专门设置这个数组的函数input_set_abs_params()
static inline void input_set_abs_params(struct input_dev *dev, int axis, int min, int max, int fuzz, int flat)
{   dev->absmin[axis] = min;      
dev->absmax[axis] = max;      
dev->absfuzz[axis] = fuzz;      
dev->absflat[axis] = flat;        
dev->absbit[BIT_WORD(axis)] |= BIT_MASK(axis);  //填充了absbit这个数组  
}  
A-1-2-2: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。
 
B:struct input_id id 成员
这个是标识设备驱动特征的
struct input_id {      
__u16 bustype;   //总线类型      
__u16 vendor;    //生产厂商      
__u16 product;   //产品类型      
__u16 version;   //版本   
}; 
  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。
 
 
 
C:input_handler
input_handler 这是事件处理器的数据结构,代表一个事件处理器
C-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);
 
C-1-1: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。
C-1-2: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。
C-1-3:disconnect 函数实现connect相反的功能。
 
D: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
D-1: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。
 
E:两个链表
struct list_headh_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_headnode;    //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
 
F:input_handle
input_handle 结构体代表一个成功配对的input_dev和input_handler
struct input_handle
{      
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。      
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      
const char *name;       
struct input_dev *dev;  //关联的input_dev结构      
struct input_handler *handler; //关联的input_handler结构      
struct list_head    d_node;  //input_handle通过d_node连接到了input_dev上的h_list链表上     struct list_head    h_node;  //input_handle通过h_node连接到了input_handler的h_list链表上 
};  
 
 
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 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 在设备注册和事件处理器, 注册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。
 
G:补充两个结构体
G-1:evdev设备结构
struct evdev
{      
int exist;      
int open;           //打开标志      
int minor;          //次设备号      
struct input_handle handle;  //关联的input_handle      
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      
struct evdev_client *grab;   //强制绑定的evdev_client结构,这个结构后面再分析      
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      
spinlock_t client_lock; /* protects client_list */      
struct mutex mutex;      
struct device dev;       //device结构,说明这是一个设备结构  
};  
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/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
 
G-2:evdev用户端结构
struct evdev_client 
{      
struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE];            //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) 
int head;              //针对buffer数组的索引      
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 spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */      
struct fasync_struct *fasync;  //异步通知函数      
struct evdev *evdev;           //evdev设备      
struct list_head node;         // evdev_client 链表项  
};  
  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。
H:各数据结构之间的关系
技术分享图片
 
 
<输入设备简单实例>
a:代码详情
技术分享图片
技术分享图片
 
b:代码分析
b-1:函数struct input_dev *input_allocate_device()
技术分享图片
技术分享图片
 
b-2:函数input_register_device()
技术分享图片
技术分享图片
input_register_device()函数是输入子系统核心(input_core)提供的函数,用来将input_device注册进入输入子系统核心。
b-2-1:函数__set_bit()
第"07"行的该函数用来设置input_dev所支持的事件类型,事件类型由input_dev中的evbit成员表示。这里将EV_SYN置位(设备支持所有的事件)
b-2-2:一个input_dev可以支持许多事件,常用的如下:
技术分享图片
b-2-3:第"21"使用device_add()将内嵌的在input_dev中的device注册到Linux的设备管理模型中
b-2-4:第"33"调用list_add_tail()将input_dev加入到intput_handle中的input_dev_list链表中
b-2-5:第"36"行input_attach_handler()用来匹配input_dev和handler,代码详情:
技术分享图片
技术分享图片
b-2-5-1:第"3"行定义了input_device_id指针,该结构体在内核中的定义如下:
技术分享图片
b-2-5-2:第"5"行首先判断handler->blacklist是否被赋值(blacklist是一个input_device_id类型的指针,其中存放了handler应该忽略的设备)
b-2-5-3:第"7"行调用函数input_match_device()函数用来对handler->id_table和dev->id进行匹配,如果成功就会调用函数handler->connect()将handler和input_dev连接起来。
技术分享图片
技术分享图片
总结:input_reigister_dev()函数的目的就是为了将输入设备加进input_handle中的设备链表中,并和在input_handle中的handler链表进行匹配,如果匹配成功就通过connect()将两者结合起来。
 
b-3:函数static inline void input_report_key(struct input_dev*dev,usigned int code,int value)
技术分享图片
b-3-1:参数分析
dev:产生事件的设备
code:产生的事件(在input_dev初始化的时候,初始化相应的事件)
value:事件的值(针对不同的事件,这个值也有相应的变化)
b-3-2:函数input_event()
技术分享图片
b-3-2-1:参数分析
dev:产生事件的设备
type:产生的事件类型(用来和支持的类型进行匹配)
code:产生的事件(在input_dev初始化的时候,初始化相应的事件)
value:事件的值(针对不同的事件,这个值也有相应的变化)
b-3-2-2:函数static inline int is_event_supported(unsignd int code ,unsigned long *bm,unsigned int max)
技术分享图片
b-3-2-2-1:该函数检查input_dev.evbit中相应的位是否设置,如果设置返回1,否者返回0.
b-3-2-2-2:evbit位图
input_dev可以支持很多事件,通过evbit中的位图来表示(evbit是一个long型变量,每一位表示一种事件,为1表示支持,反之不支持)
技术分享图片
b-3-2-3:函数input_handle_event()
技术分享图片
技术分享图片
技术分享图片
技术分享图片
b-3-2-3-1:参数分析
dev:产生事件的设备
type:产生事件的类型
code:键码
value:键值
b-3-2-3-2:主要关注"19-29"行,首先调用函数is_event_supported()函数判断是否支持该按键,如果支持,则将变量disposition设置成INPUT_PASS_TO_HANDLERS,表示事件需要交给handler来进一步处理。dispositon取值有以下几种:
技术分享图片
b-3-2-3-3:函数input_pass_event()
技术分享图片
b-3-2-3-3-1:第"4"行,分配一个input_handle结构指针
b-3-2-3-3-2:第"6"行,grab是强制为input device的handler
b-3-2-3-3-3:第"10-13"行,如果没有为input_device强制指定handler,这将遍历handle所有的handler,然后为其指定handler
-----------------------------------------------------------------------------------------------
                       input子系统剖析
<handler注册分析>
a:简介
input_handler用来对输入的事件进行具体的处理(input_handler为输入设备的功能实现接口,handler根据一定的规则,然后对事件进行处理)
b:输入子系统的组成
输入子系统由驱动层,输入子系统核心层,和事件处理层.
c:handler数据结构
详情见前文
d:注册handle,函数int input_register_handle(struct input_handler *handler)
技术分享图片
d-1:第"3-4"行,从handle中取出一个指向input_handler和input_dev的指针
d_2:第"9,12"行,将handle分别加入到dev->h-list和handler->h_list链表中
 
<input子系统>
a:背景
到目前为止,系统已经做好了所有的与硬件相关的工作,但是作为一个驱动需要提供相应的设备操作接口,输入子系统本身就是为了统一所有的输入设备,所以相应的用户空间接口统一在输入子系统进行注册。(注意:输入子系统是一个字符设备)
b:子系统初始化函数input_init()
技术分享图片
b-1:"4"行,class_register()函数先注册一个名为input的类,所有的input设备都属于这个类,在文件系统中的表现形式就是所有的input_dev都在/dev/class/input 目录下。
b-2:第"12"行,调用字符设备注册函数register_chrdev()向Linux系统核心注册"输入字符设备",所有的输入设备的主设备号为13.
input_fosp:
技术分享图片
其中就一个input_open_file函数。该函数将控制转到input_handler中定义的fops文件指针的open()函数。
b-2-1:input_handler中的input_open_file()
技术分享图片
b-2-1-1:第"8"行,在分析open函数之前,解释一下为什么要右移5位,这说明一个问题,次设备号的低5位被忽略,这说明evdev的最大支持的输入设备驱动个数为2^5次方等于32个,你可能会看到你的/dev目录下面有event0、event1、event2等设备,他们的次设备号分别为64、65、66等等。但最大是64+32-1,因此input_table为这些输入设备增加的一个统一接口,通过上层打开设备时,只要次设备号在64+32-1之间的设备都会重新定位到evdev_handler中,即event*设备打开后执行的底层函数将被重新定义到evdev_handler中。
相信上面的问题已经描述清楚,如果还是不明白,你最起码应该知道的是,input设备中的open函数只是一个接口,通过次设备号才找到了真正的事件处理接口。接下来要看新的open接口的实现了,evdev_handler-> fops->open实现如下
/*evdev字符设备驱动接口 */  
static const struct file_operations evdev_fops = {  
       .owner = THIS_MODULE,  
       .read =           evdev_read,  
       .write =   evdev_write,  
       .poll =            evdev_poll,  
       .open =          evdev_open,  
       .release = evdev_release,  
       .unlocked_ioctl = evdev_ioctl,  
#ifdef CONFIG_COMPAT  
       .compat_ioctl =      evdev_ioctl_compat,  
#endif  
       .fasync = evdev_fasync,  
       .flush =   evdev_flush  
};  
/*evdev设备open函数的实现过程 */  
static int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file)  
{  
       struct evdev_client *client;  
       struct evdev *evdev;  
       /* 如果是event0,对于evdev设备来说,次设备号当然是0 */  
       int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;  
       int error;  
       /* 如果大于32,说明超出了evdev能够容纳的最大输入设备个数 */  
       if (i >= EVDEV_MINORS)  
              return -ENODEV;  
       /* 由于evdev中能容纳32个输入设备,因此通过设备号event0中的0定位到是要处理的是哪一个输入设备,evdev_table中的内容在输入设备驱动注册时通过evdev_connect填充 */  
       evdev = evdev_table[i];  
       /* 判断是否设备接口存在,evdev_exist也是在evdev_connect填充为1 */  
       if (!evdev || !evdev->exist)  
              return -ENODEV;  
       /* 存在则分配evdev中的client来处理event* */  
       client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client),GFP_KERNEL);  
       if (!client)  
              return -ENOMEM;  
   
       /* 把event*中的接口指向evdev_table中对应项 */  
       client->evdev = evdev;  
       /* 把client->node链接到evdev子集中 */  
       list_add_tail(&client->node,&evdev->client_list);  
       /* 如果open是第一个打开,则会执行input_open_device*/  
       if (!evdev->open++ &&evdev->exist) {  
              error =input_open_device(&evdev->handle);  
              if (error) {  
                     list_del(&client->node);  
                     kfree(client);  
                     return error;  
              }  
       }  
       /* 将file私有指针指向client*/  
       file->private_data = client;  
       return 0;  
}  
由上的代码可以看出,最终是要执行input_open_device去执行设备驱动程序中的代码,然而我们在定义设备驱动的时候并没有给input_dev中的open字段填充内容,因此可以看到input_open_device函数的执行过程:  
if(!dev->users++ && dev->open)  
              err = dev->open(dev);  
   
       if (err)  
              handle->open--;
因为input子系统支持很多输入设备,但是针对不同的输入设备,用户空间接口的具体操作应该不应.这样索引到不同的handler,做不同的处理。
 
<其他>
input_register_handle()函数注册一个input_handle

点击(此处)折叠或打开

  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.      * We take dev->mutex here to prevent race with
  9.      * input_release_device().
  10.      */
  11.     error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);
  12.     if (error)
  13.         return error;
  14.  
  15.     /*
  16.      * Filters go to the head of the list, normal handlers
  17.      * to the tail.
  18.      */
  19.     if (handler->filter)
  20.         //将handle的d_node,链接到其相关的input_dev的h_list链表中
  21.         list_add_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
  22.     else
  23.         list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
  24.  
  25.     mutex_unlock(&dev->mutex);
  26.  
  27.     /*
  28.      * Since we are supposed to be called from ->connect()
  29.      * which is mutually exclusive with ->disconnect()
  30.      * we cant be racing with input_unregister_handle()
  31.      * and so separate lock is not needed here.
  32.      */
  33.      //将handle的d_node,链接到其相关的input_handler的h_list链表中
  34.     list_add_tail_rcu(&handle->h_node, &handler->h_list);
  35.  
  36.     if (handler->start)
  37.         handler->start(handle);
  38.  
  39.     return 0;
  40. }
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()函数注册一个input_handler

点击(此处)折叠或打开

  1. int input_register_handler(struct input_handler *handler)
  2. {
  3.     struct input_dev *dev;
  4.     int retval;
  5.  
  6.     retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
  7.     if (retval)
  8.         return retval;
  9.  
  10.     INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
  11.  
  12.     if (handler->fops != NULL) {
  13.         if (input_table[handler->minor >> 5]) {
  14.             retval = -EBUSY;
  15.             goto out;
  16.         }
  17.         input_table[handler->minor >> 5] = handler;
  18.     }
  19.     //连接到input_handler_list链表中
  20.     list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
  21.     //配对,遍历input_dev,和注册input_dev过程一样的
  22.     list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
  23.         input_attach_handler(dev, handler);
  24.  
  25.     input_wakeup_procfs_readers();
  26.  
  27.  out:
  28.     mutex_unlock(&input_mutex);
  29.     return retval;
  30. }
这个函数其实和input_register_device类似,都是要注册、配对

四、input输入子系统核心层
1、input输入子系统初始化定义在driver/input/input.c中,如下

点击(此处)折叠或打开

  1. static int __init input_init(void)
  2. {
  3.     int err;
  4.     //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
  5.     err = class_register(&input_class);
  6.     if (err) {
  7.         pr_err("unable to register input_dev class\n");
  8.         return err;
  9.     }
  10.     ///proc下创建入口项
  11.     err = input_proc_init();
  12.     if (err)
  13.         goto fail1;
  14.     //注册字符设备,设备号INPUT_MAJOR为13,设备名为input
  15.     err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);
  16.     if (err) {
  17.         pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
  18.         goto fail2;
  19.     }
  20.  
  21.     return 0;
  22.  
  23.  fail2:    input_proc_exit();
  24.  fail1:    class_unregister(&input_class);
  25.     return err;
  26. }
  27. //子系统初始化时调用
  28. subsys_initcall(input_init);
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

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
input_unregister_device注册一个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。
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

五、事件处理层
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。

1、evdev_init()事件处理层初始化

点击(此处)折叠或打开

  1. static int __init evdev_init(void)
  2. {
  3.     return input_register_handler(&evdev_handler);
  4. }
调用一个注册handler函数,将evdev_handler注册到系统中

2、主要的数据结构
1)evdev设备结构

点击(此处)折叠或打开

  1. struct evdev {
  2.     int open;//打开标志
  3.     int minor;//次设备号
  4.     struct input_handle handle;//关联的input_handle
  5.     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
  6.     struct evdev_client __rcu *grab;//强制绑定的evdev_client结构
  7.     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
  8.     spinlock_t client_lock; /* protects client_list */
  9.     struct mutex mutex;
  10.     struct device dev;//device结构,说明这是一个设备结构
  11.     bool exist;
  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

点击(此处)折叠或打开

  1. struct evdev_client {
  2.     unsigned int head;//针对buffer数组的索引
  3.     unsigned 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
  4.     unsigned int packet_head; /* [future] position of the first element of next packet */
  5.     spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */
  6.     struct fasync_struct *fasync;//异步通知函数
  7.     struct evdev *evdev;//evdev设备
  8.     struct list_head node;//evdev_client链表项
  9.     unsigned int bufsize;
  10.     struct input_event buffer[];//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)
  11. };
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、主要的函数
1)evdev设备打开函数

点击(此处)折叠或打开

  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.     unsigned int bufsize;
  7.     int error;
  8.  
  9.     if (>= EVDEV_MINORS)
  10.         return -ENODEV;
  11.  
  12.     error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);
  13.     if (error)
  14.         return error;
  15.     //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
  16.     evdev = evdev_table[i];
  17.     if (evdev)
  18.         get_device(&evdev->dev);//增加device引用计数
  19.     mutex_unlock(&evdev_table_mutex);
  20.  
  21.     if (!evdev)
  22.         return -ENODEV;
  23.  
  24.     bufsize = evdev_compute_buffer_size(evdev->handle.dev);
  25. //分配用户端结构
  26.     client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client) +
  27.                 bufsize * sizeof(struct input_event),
  28.              GFP_KERNEL);
  29.     if (!client) {
  30.         error = -ENOMEM;
  31.         goto err_put_evdev;
  32.     }
  33.  
  34.     client->bufsize = bufsize;
  35.     spin_lock_init(&client->buffer_lock);
  36.     client->evdev = evdev;//使用户端与evdev设备结构联系起来
  37.     evdev_attach_client(evdev, client);//把client连接到evdev的client链表中
  38.     //打开设备
  39.     error = evdev_open_device(evdev);
  40.     if (error)
  41.         goto err_free_client;
  42.  
  43.     file->private_data = client;
  44.     nonseekable_open(inode, file);
  45.  
  46.     return 0;
  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_open_device()函数

点击(此处)折叠或打开

  1. static int evdev_open_device(struct evdev *evdev)
  2. {
  3.     int retval;
  4.  
  5.     retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);
  6.     if (retval)
  7.         return retval;
  8.     //判断设备结构是否存在,在evdev_connect中初始话此成员为1
  9.     if (!evdev->exist)
  10.         retval = -ENODEV;
  11.     else if (!evdev->open++) {//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
  12.         retval = input_open_device(&evdev->handle);
  13.         if (retval)
  14.             evdev->open--;
  15.     }
  16.  
  17.     mutex_unlock(&evdev->mutex);
  18.     return retval;
  19. }
3)input_open_device()函数

点击(此处)折叠或打开

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

点击(此处)折叠或打开

  1. static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,
  2.              size_t count, loff_t *ppos)
  3. {
  4.     //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_client *client = file->private_data;
  6.     struct evdev *evdev = client->evdev;
  7.     struct input_event event;
  8.     int retval;
  9.     //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
  10.     if (count < input_event_size())
  11.         return -EINVAL;
  12.     //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
  13.     if (client->packet_head == client->tail && evdev->exist &&
  14.      (file->f_flags & O_NONBLOCK))
  15.         return -EAGAIN;
  16.     //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
  17.     retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,
  18.         client->packet_head != client->tail || !evdev->exist);
  19.  
  20.     if (retval)
  21.         //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
  22.         return retval;
  23.  
  24.     if (!evdev->exist)
  25.         return -ENODEV;
  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_eventbuffer数组
  30.         if (input_event_to_user(buffer + retval, &event))//将事件复制到用户空间
  31.             return -EFAULT;
  32.  
  33.         retval += input_event_size();
  34.     }
  35.  
  36.     return retval;
  37. }
六、事件传递过程
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,在这个中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

点击(此处)折叠或打开

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

点击(此处)折叠或打开

  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.     switch (type) {
  7.  
  8.     case EV_SYN:
  9.         switch (code) {
  10.         case SYN_CONFIG:
  11.             disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  12.             break;
  13.  
  14.         case SYN_REPORT:
  15.             if (!dev->sync) {
  16.                 dev->sync = true;
  17.                 disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
  18.             }
  19.             break;
  20.         case SYN_MT_REPORT:
  21.             dev->sync = false;
  22.             disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
  23.             break;
  24.         }
  25.         break;
  26.  
  27.     case EV_KEY:
  28.         if (is_event_supported(code, dev->keybit, KEY_MAX) &&
  29.          !!test_bit(code, dev->key) != value) {
  30.  
  31.             if (value != 2) {
  32.                 __change_bit(code, dev->key);
  33.                 if (value)
  34.                     input_start_autorepeat(dev, code);
  35.                 else
  36.                     input_stop_autorepeat(dev);
  37.             }
  38.  
  39.             disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
  40.         }
  41.         break;
  42.  
  43.     case EV_SW:
  44.         if (is_event_supported(code, dev->swbit, SW_MAX) &&
  45.          !!test_bit(code, dev->sw) != value) {
  46.  
  47.             __change_bit(code, dev->sw);
  48.             disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
  49.         }
  50.         break;
  51.  
  52.     case EV_ABS:
  53.         if (is_event_supported(code, dev->absbit, ABS_MAX))
  54.             disposition = input_handle_abs_event(dev, code, &value);
  55.  
  56.         break;
  57.  
  58.     case EV_REL:
  59.         if (is_event_supported(code, dev->relbit, REL_MAX) && value)
  60.             disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
  61.  
  62.         break;
  63.  
  64.     case EV_MSC:
  65.         if (is_event_supported(code, dev->mscbit, MSC_MAX))
  66.             disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  67.  
  68.         break;
  69.  
  70.     case EV_LED:
  71.         if (is_event_supported(code, dev->ledbit, LED_MAX) &&
  72.          !!test_bit(code, dev->led) != value) {
  73.  
  74.             __change_bit(code, dev->led);
  75.             disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  76.         }
  77.         break;
  78.  
  79.     case EV_SND:
  80.         if (is_event_supported(code, dev->sndbit, SND_MAX)) {
  81.  
  82.             if (!!test_bit(code, dev->snd) != !!value)
  83.                 __change_bit(code, dev->snd);
  84.             disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  85.         }
  86.         break;
  87.  
  88.     case EV_REP:
  89.         if (code <= REP_MAX && value >= 0 && dev->rep[code] != value) {
  90.             dev->rep[code] = value;
  91.             disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  92.         }
  93.         break;
  94.  
  95.     case EV_FF:
  96.         if (value >= 0)
  97.             disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  98.         break;
  99.  
  100.     case EV_PWR:
  101.         disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
  102.         break;
  103.     }
  104.  
  105.     if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)
  106.         dev->sync = false;
  107.  
  108.     if ((disposition & INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)
  109.         dev->event(dev, type, code, value);
  110.  
  111.     if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS)
  112.         input_pass_event(dev, type, code, value);
  113. }
这个函数主要是根据事件类型的不同,做相应的处理。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。

3)input_pass_event()函数

点击(此处)折叠或打开

  1. static void input_pass_event(struct input_dev *dev,
  2.              unsigned int type, unsigned int code, int value)
  3. {
  4.     struct input_handler *handler;
  5.     struct input_handle *handle;
  6.  
  7.     rcu_read_lock();
  8. //如果是绑定的handle,则调用绑定的handler->event函数
  9.     handle = rcu_dereference(dev->grab);
  10.     if (handle)
  11.         handle->handler->event(handle, type, code, value);
  12.     else {
  13.         bool filtered = false;
  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.                 continue;
  18.  
  19.             handler = handle->handler;
  20.             if (!handler->filter) {
  21.                 if (filtered)
  22.                     break;
  23. //调用相关的事件处理器的event函数,进行事件的处理
  24.                 handler->event(handle, type, code, value);
  25.  
  26.             } else if (handler->filter(handle, type, code, value))
  27.                 filtered = true;
  28.         }
  29.     }
  30.  
  31.     rcu_read_unlock();
  32. }
4)evdev_event()函数

点击(此处)折叠或打开

  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. //将传过来的事件,赋值给input_event结构
  8.     do_gettimeofday(&event.time);
  9.     event.type = type;
  10.     event.code = code;
  11.     event.value = value;
  12.  
  13.     rcu_read_lock();
  14.     //如果evdev绑定了client那么,处理这个客户端
  15.     client = rcu_dereference(evdev->grab);
  16.     if (client)
  17.         evdev_pass_event(client, &event);
  18.     else
  19.         //遍历client链表,调用evdev_pass_event函数
  20.         list_for_each_entry_rcu(client, &evdev->client_list, node)
  21.             evdev_pass_event(client, &event);
  22.  
  23.     rcu_read_unlock();
  24.     if (type == EV_SYN && code == SYN_REPORT)
  25.     {//唤醒等待的进程
  26.         wake_up_interruptible(&evdev->wait);    
  27.     }
  28. }
5)evdev_pass_event()函数

点击(此处)折叠或打开

  1. static void evdev_pass_event(struct evdev_client *client,
  2.              struct input_event *event)
  3. {
  4.     /* Interrupts are disabled, just acquire the lock. */
  5.     spin_lock(&client->buffer_lock);
  6. //将事件赋值给客户端的input_event数组
  7.     client->buffer[client->head++] = *event;
  8.     client->head &= client->bufsize - 1;
  9.  
  10.     if (unlikely(client->head == client->tail)) {
  11.         /*
  12.          * This effectively "drops" all unconsumed events, leaving
  13.          * EV_SYN/SYN_DROPPED plus the newest event in the queue.
  14.          */
  15.         client->tail = (client->head - 2) & (client->bufsize - 1);
  16.  
  17.         client->buffer[client->tail].time = event->time;
  18.         client->buffer[client->tail].type = EV_SYN;
  19.         client->buffer[client->tail].code = SYN_DROPPED;
  20.         client->buffer[client->tail].value = 0;
  21.  
  22.         client->packet_head = client->tail;
  23.     }
  24.  
  25.     if (event->type == EV_SYN && event->code == SYN_REPORT) {
  26.         client->packet_head = client->head;
  27.         kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);
  28.     }
  29.  
  30.     spin_unlock(&client->buffer_lock);
  31. }
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。




 
 
 

<wiz_tmp_tag id="wiz-table-range-border" contenteditable="false" style="display: none;">

linux 输入设备驱动

标签:等于   version   eve   params   driver   bre   fetch   内核   sub   

原文地址:https://www.cnblogs.com/big-devil/p/8590063.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!