<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
c:输入子系统的事件处理机制示意图
d:输入子系统剖析
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{}
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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{}
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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{}
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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_handlewait_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
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
<输入设备简单实例>
a:代码详情
b:代码分析
b-1:函数struct input_dev *input_allocate_device()
b-2:函数input_register_device()
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:
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:
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:
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。
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)
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()
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)
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)
b-3-2-3:函数input_handle_event()
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:
b-3-2-3-3:函数input_pass_event()
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)
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()
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:
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()
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
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
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
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
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
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
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
2)evdev_open_device()函数
3)input_open_device()函数
4)evdev_read()函数
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
2)input_handle_event()函数
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
4)evdev_event()函数
5)evdev_pass_event()函数
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。
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- int input_register_handle(struct input_handle *handle)
- {
- struct input_handler *handler = handle->handler;
- struct input_dev *dev = handle->dev;
- int error;
- /*
- * We take dev->mutex here to prevent race with
- * input_release_device().
- */
- error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);
- if (error)
- return error;
- /*
- * Filters go to the head of the list, normal handlers
- * to the tail.
- */
- if (handler->filter)
- //将handle的d_node,链接到其相关的input_dev的h_list链表中
- list_add_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
- else
- list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
- mutex_unlock(&dev->mutex);
- /*
- * Since we are supposed to be called from ->connect()
- * which is mutually exclusive with ->disconnect()
- * we can‘t be racing with input_unregister_handle()
- * and so separate lock is not needed here.
- */
- //将handle的d_node,链接到其相关的input_handler的h_list链表中
- list_add_tail_rcu(&handle->h_node, &handler->h_list);
- if (handler->start)
- handler->start(handle);
- return 0;
- }
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
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- int input_register_handler(struct input_handler *handler)
- {
- struct input_dev *dev;
- int retval;
- retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
- if (retval)
- return retval;
- INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
- if (handler->fops != NULL) {
- if (input_table[handler->minor >> 5]) {
- retval = -EBUSY;
- goto out;
- }
- input_table[handler->minor >> 5] = handler;
- }
- //连接到input_handler_list链表中
- list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
- //配对,遍历input_dev,和注册input_dev过程一样的
- list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
- input_attach_handler(dev, handler);
- input_wakeup_procfs_readers();
- out:
- mutex_unlock(&input_mutex);
- return retval;
- }
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
- static int __init input_init(void)
- {
- int err;
- //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
- err = class_register(&input_class);
- if (err) {
- pr_err("unable to register input_dev class\n");
- return err;
- }
- //在/proc下创建入口项
- err = input_proc_init();
- if (err)
- goto fail1;
- //注册字符设备,设备号INPUT_MAJOR为13,设备名为input
- err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);
- if (err) {
- pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
- goto fail2;
- }
- return 0;
- fail2: input_proc_exit();
- fail1: class_unregister(&input_class);
- return err;
- }
- //子系统初始化时调用
- subsys_initcall(input_init);
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
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- static int __init evdev_init(void)
- {
- return input_register_handler(&evdev_handler);
- }
2、主要的数据结构
1)evdev设备结构
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- struct evdev {
- 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 __rcu *grab;//强制绑定的evdev_client结构
- 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
- bool exist;
- };
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
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- struct evdev_client {
- unsigned int head;//针对buffer数组的索引
- 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
- unsigned int packet_head; /* [future] position of the first element of next packet */
- 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
- unsigned int bufsize;
- 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)
- };
件的时候释放这个结构
3、主要的函数
1)evdev设备打开函数
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- static int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
- {
- struct evdev *evdev;
- struct evdev_client *client;
- int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;
- unsigned int bufsize;
- int error;
- if (i >= EVDEV_MINORS)
- return -ENODEV;
- error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);
- if (error)
- return error;
- //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
- evdev = evdev_table[i];
- if (evdev)
- get_device(&evdev->dev);//增加device引用计数
- mutex_unlock(&evdev_table_mutex);
- if (!evdev)
- return -ENODEV;
- bufsize = evdev_compute_buffer_size(evdev->handle.dev);
- //分配用户端结构
- client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client) +
- bufsize * sizeof(struct input_event),
- GFP_KERNEL);
- if (!client) {
- error = -ENOMEM;
- goto err_put_evdev;
- }
- client->bufsize = bufsize;
- spin_lock_init(&client->buffer_lock);
- client->evdev = evdev;//使用户端与evdev设备结构联系起来
- evdev_attach_client(evdev, client);//把client连接到evdev的client链表中
- //打开设备
- error = evdev_open_device(evdev);
- if (error)
- goto err_free_client;
- file->private_data = client;
- nonseekable_open(inode, file);
- return 0;
- err_free_client:
- evdev_detach_client(evdev, client);
- kfree(client);
- err_put_evdev:
- put_device(&evdev->dev);
- return error;
- }
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- static int evdev_open_device(struct evdev *evdev)
- {
- int retval;
- retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);
- if (retval)
- return retval;
- //判断设备结构是否存在,在evdev_connect中初始话此成员为1
- if (!evdev->exist)
- retval = -ENODEV;
- 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
- retval = input_open_device(&evdev->handle);
- if (retval)
- evdev->open--;
- }
- mutex_unlock(&evdev->mutex);
- return retval;
- }
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- int input_open_device(struct input_handle *handle)
- {
- struct input_dev *dev = handle->dev;
- int retval;
- retval = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);
- if (retval)
- return retval;
- if (dev->going_away) {
- retval = -ENODEV;
- goto out;
- }
- //将handle的打开计数加1,注意和evdev的open的区别
- handle->open++;
- //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
- if (!dev->users++ && dev->open)
- retval = dev->open(dev);
- if (retval) {//retval=1说明没有打开成功
- dev->users--;
- if (!--handle->open) {//说明有其他的进程已经打开了这个handle
- /*
- * Make sure we are not delivering any more events
- * through this handle
- */
- synchronize_rcu();
- }
- }
- out:
- mutex_unlock(&dev->mutex);
- return retval;
- }
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- static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,
- size_t count, loff_t *ppos)
- {
- //这个客户端结构在打开的时候分配并保存在file->private_data中
- struct evdev_client *client = file->private_data;
- struct evdev *evdev = client->evdev;
- struct input_event event;
- int retval;
- //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
- if (count < input_event_size())
- return -EINVAL;
- //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
- if (client->packet_head == client->tail && evdev->exist &&
- (file->f_flags & O_NONBLOCK))
- return -EAGAIN;
- //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
- retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,
- client->packet_head != client->tail || !evdev->exist);
- if (retval)
- //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
- return retval;
- if (!evdev->exist)
- return -ENODEV;
- while (retval + input_event_size() <= count &&
- evdev_fetch_next_event(client, &event)) {
- //evdev_fetch_next_event这个函数遍历client里面的input_eventbuffer数组
- if (input_event_to_user(buffer + retval, &event))//将事件复制到用户空间
- return -EFAULT;
- retval += input_event_size();
- }
- return retval;
- }
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
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- void input_event(struct input_dev *dev,
- unsigned int type, unsigned int code, int value)
- {
- unsigned long flags;
- //判断是否支持此种事件类型和事件类型中的编码类型
- if (is_event_supported(type, dev->evbit, EV_MAX)) {
- spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);
- //对系统随机熵池有贡献,因为这个也是一个随机过程
- add_input_randomness(type, code, value);
- //事件处理函数
- input_handle_event(dev, type, code, value);
- spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
- }
- }
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- static void input_handle_event(struct input_dev *dev,
- unsigned int type, unsigned int code, int value)
- {
- int disposition = INPUT_IGNORE_EVENT;
- switch (type) {
- case EV_SYN:
- switch (code) {
- case SYN_CONFIG:
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- break;
- case SYN_REPORT:
- if (!dev->sync) {
- dev->sync = true;
- disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
- }
- break;
- case SYN_MT_REPORT:
- dev->sync = false;
- disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
- break;
- }
- break;
- case EV_KEY:
- if (is_event_supported(code, dev->keybit, KEY_MAX) &&
- !!test_bit(code, dev->key) != value) {
- if (value != 2) {
- __change_bit(code, dev->key);
- if (value)
- input_start_autorepeat(dev, code);
- else
- input_stop_autorepeat(dev);
- }
- disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
- }
- break;
- case EV_SW:
- if (is_event_supported(code, dev->swbit, SW_MAX) &&
- !!test_bit(code, dev->sw) != value) {
- __change_bit(code, dev->sw);
- disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
- }
- break;
- case EV_ABS:
- if (is_event_supported(code, dev->absbit, ABS_MAX))
- disposition = input_handle_abs_event(dev, code, &value);
- break;
- case EV_REL:
- if (is_event_supported(code, dev->relbit, REL_MAX) && value)
- disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
- break;
- case EV_MSC:
- if (is_event_supported(code, dev->mscbit, MSC_MAX))
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- break;
- case EV_LED:
- if (is_event_supported(code, dev->ledbit, LED_MAX) &&
- !!test_bit(code, dev->led) != value) {
- __change_bit(code, dev->led);
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- }
- break;
- case EV_SND:
- if (is_event_supported(code, dev->sndbit, SND_MAX)) {
- if (!!test_bit(code, dev->snd) != !!value)
- __change_bit(code, dev->snd);
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- }
- break;
- case EV_REP:
- if (code <= REP_MAX && value >= 0 && dev->rep[code] != value) {
- dev->rep[code] = value;
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- }
- break;
- case EV_FF:
- if (value >= 0)
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- break;
- case EV_PWR:
- disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
- break;
- }
- if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)
- dev->sync = false;
- if ((disposition & INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)
- dev->event(dev, type, code, value);
- if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS)
- input_pass_event(dev, type, code, value);
- }
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
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- static void input_pass_event(struct input_dev *dev,
- unsigned int type, unsigned int code, int value)
- {
- struct input_handler *handler;
- struct input_handle *handle;
- rcu_read_lock();
- //如果是绑定的handle,则调用绑定的handler->event函数
- handle = rcu_dereference(dev->grab);
- if (handle)
- handle->handler->event(handle, type, code, value);
- else {
- bool filtered = false;
- //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
- list_for_each_entry_rcu(handle, &dev->h_list, d_node) {
- if (!handle->open)
- continue;
- handler = handle->handler;
- if (!handler->filter) {
- if (filtered)
- break;
- //调用相关的事件处理器的event函数,进行事件的处理
- handler->event(handle, type, code, value);
- } else if (handler->filter(handle, type, code, value))
- filtered = true;
- }
- }
- rcu_read_unlock();
- }
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- static void evdev_event(struct input_handle *handle,
- unsigned int type, unsigned int code, int value)
- {
- struct evdev *evdev = handle->private;
- struct evdev_client *client;
- struct input_event event;
- //将传过来的事件,赋值给input_event结构
- do_gettimeofday(&event.time);
- event.type = type;
- event.code = code;
- event.value = value;
- rcu_read_lock();
- //如果evdev绑定了client那么,处理这个客户端
- client = rcu_dereference(evdev->grab);
- if (client)
- evdev_pass_event(client, &event);
- else
- //遍历client链表,调用evdev_pass_event函数
- list_for_each_entry_rcu(client, &evdev->client_list, node)
- evdev_pass_event(client, &event);
- rcu_read_unlock();
- if (type == EV_SYN && code == SYN_REPORT)
- {//唤醒等待的进程
- wake_up_interruptible(&evdev->wait);
- }
- }
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- static void evdev_pass_event(struct evdev_client *client,
- struct input_event *event)
- {
- /* Interrupts are disabled, just acquire the lock. */
- spin_lock(&client->buffer_lock);
- //将事件赋值给客户端的input_event数组
- client->buffer[client->head++] = *event;
- client->head &= client->bufsize - 1;
- if (unlikely(client->head == client->tail)) {
- /*
- * This effectively "drops" all unconsumed events, leaving
- * EV_SYN/SYN_DROPPED plus the newest event in the queue.
- */
- client->tail = (client->head - 2) & (client->bufsize - 1);
- client->buffer[client->tail].time = event->time;
- client->buffer[client->tail].type = EV_SYN;
- client->buffer[client->tail].code = SYN_DROPPED;
- client->buffer[client->tail].value = 0;
- client->packet_head = client->tail;
- }
- if (event->type == EV_SYN && event->code == SYN_REPORT) {
- client->packet_head = client->head;
- kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);
- }
- spin_unlock(&client->buffer_lock);
- }
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。
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