linux輸入子系統(linux input subsystem)從上到下由三層實現,分別爲:輸入子系統事件處理層(EventHandler)、輸入子系統核心層(InputCore)和輸入子系統設備驅動層。html
輸入子系統由輸入子系統核心層( Input Core ),驅動層和事件處理層(Event Handler)三部份組成。node
一個輸入事件,如鼠標移動,鍵盤按鍵按下,joystick的移動等等經過 input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到達用戶空間傳給應用程序。linux
主要功能編程
handler層是純軟件層,包含不一樣的解決方案,如鍵盤,鼠標,遊戲手柄等,可是沒有設計到硬件方面的操做數組
對於不一樣的解決方案,都包含一個名爲input_handler的結構體,該結構體內含的主要成員以下數據結構
.id_table 一個存放該handler所支持的設備id的表(其實內部存放的是EV_xxx事件,用於判斷device是否支持該事件)框架
.fops 該handler的file_operation異步
.connect 鏈接該handler跟所支持device的函數async
.disconnect 斷開該鏈接ide
.event 事件處理函數,讓device調用
h_list 也是一個鏈表,該鏈表保存着該handler到所支持的全部device的中間站:handle結構體的指針
device是純硬件操做層,包含不一樣的硬件接口處理,如gpio等
對於每種不一樣的具體硬件操做,都對應着不一樣的input_dev結構體
該結構體內部也包含着一個h_list
對於handler和device,分別用鏈表input_handler_list和input_device_list進行維護,
當handler或者device增長或減小的時候,分別往這兩鏈表增長或刪除節點。
1.當外部應用程序須要調用輸入子系統的open函數時,會先經過主設備號進入到核心層,而後經過次設備號進入handler層,再調用.fops內的open函數返回fd;
2.當外部應用程序須要調用輸入子系統的read函數時,會經過返回的fd調用.fop內的read函數,而後休眠,等待被.event函數喚醒
3.當外部中斷到達的時候,會先肯定中斷事件,而後用input_event上報事件,再經過h_list裏面的全部handle調用對應的handler中的.event函數,對read進行喚醒,而後在read中返回(也就是當device有多個對應的handler的時候,input_event會向全部的handler上報事件)
4.當須要加入新的handler時,須要先構建handler結構體,而後調用input_register_handler對該handler進行註冊
input_register_handler的內部實現:往input_handler_list加入新增的handler節點,而後對input_device_list的全部結點(也就是全部的device)進行遍歷,經過.id_table查看該device是否支持該handler,對支持的device調用.connect,一一地構建input_handle結構體,鏈接handler跟device
5.當須要加入新的device時,須要先構建input_dev結構體,而後調用input_register_device對該input_dev進行註冊
input_register_dev的內部實現:往input_device_list加入新增的device節點,而後對input_handler_list的全部結點(也就是全部的handler)進行遍歷,經過handler 的.id_table查看該handler是否支持該device,對支持的device調用該handler的.connect,一一地構建input_handle結構體,鏈接handler跟device
在輸入子系統框架下,咱們通常的編寫驅動也就是對device部分進行編寫(分配input_dev並配置,驅動入口,出口,中斷時進行中斷判斷,而後上報事件等),而後對該device的input_dev進行註冊
input_dev 這是input設備基本的設備結構,每一個input驅動程序中都必須分配初始化這樣一個結構,成員比較多
(1)有如下幾個數組:
unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; //事件支持的類型 // 下面是每種類型支持的編碼 unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按鍵 unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; //絕對座標,其中觸摸屏驅動使用的就是這個 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)]; 這個數組以位掩碼的形式,表明了這個設備支持的事件的類型。
設置方式:
dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS)
absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; 這個數組也是以位掩碼的形式,表明這個類型的事件支持的編碼
觸摸屏驅動支持EV_ABS,因此要設置這個數組, 有一個專門設置這個數組的函數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這個數組 }
觸摸屏驅動中是這樣調用的
input_set_abs_params(dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0); //這個是設置ad轉換的x座標
input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0); //這個是設置ad轉換的y座標
input_set_abs_params(dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0); //這個是設置觸摸屏是否按下的標誌
設置ABS_X編碼值範圍爲0-0x3ff,由於mini2440的AD轉換出的數據最大爲10位,因此不會超過0x3ff。
(2) struct input_id id 成員
這個是標識設備驅動特徵的
struct input_id { __u16 bustype; //總線類型 __u16 vendor; //生產廠商 __u16 product; //產品類型 __u16 version; //版本 };
若是須要特定的事件處理器來處理這個設備的話,這幾個就很是重要,由於子系統核心是經過他們,將設備驅動與事件處理層聯繫起來的。可是由於觸摸屏驅動所用的事件處理器爲evdev,匹配全部,全部這個初始化也可有可無。
input_handler 這是事件處理器的數據結構,表明一個事件處理器
(1)幾個操做函數
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);
event 函數是當事件處理器接收到了來自input設備傳來的事件時調用的處理函數,負責處理事件,很是重要。
connect 函數是當一個input設備模塊註冊到內核的時候調用的,將事件處理器與輸入設備聯繫起來的函數,也就是將input_dev和input_handler配對的函數。
disconnect 函數實現connect相反的功能。
(2) 兩個id
const struct input_device_id *id_table; //這個是事件處理器所支持的input設備 const struct input_device_id *blacklist; //這個是事件處理器應該忽略的input設備
這兩個數組都會用在connect函數中,input_device_id結構與input_id結構相似,可是input_device_id有一個flag,用來讓程序選擇比較哪項,如:busytype,vendor仍是其餘。
(3) 兩個鏈表
struct list_headh_list; //這個鏈表用來連接他所支持的input_handle結構,input_dev與input_handler配對以後就會生成一個input_handle結構 struct list_headnode; //連接到input_handler_list,這個鏈表連接了全部註冊到內核的事件處理器
input_handle 結構體表明一個成功配對的input_dev和input_handler
struct input_handle { void *private; //每一個配對的事件處理器都會分配一個對應的設備結構,如evdev事件處理器的evdev結構,注意這個結構與設備驅動層的input_dev不一樣,初始化handle時,保存到這裏。 int open; //打開標誌,每一個input_handle 打開後才能操做,這個通常經過事件處理器的open方法間接設置 const char *name; struct input_dev *dev; //關聯的input_dev結構 struct input_handler *handler; //關聯的input_handler結構 struct list_head d_node; //input_handle經過d_node鏈接到了input_dev上的h_list鏈表上 struct list_head h_node; //input_handle經過h_node鏈接到了input_handler的h_list鏈表上 };
input_dev 是硬件驅動層,表明一個input設備
input_handler 是事件處理層,表明一個事件處理器
input_handle 屬於核心層,表明一個配對的input設備與input事件處理器
input_dev 經過全局的input_dev_list連接在一塊兒。設備註冊的時候實現這個操做。
input_handler 經過全局的input_handler_list連接在一塊兒。事件處理器註冊的時候實現這個操做(事件處理器通常內核自帶,通常不須要咱們來寫)
input_hande 沒有一個全局的鏈表,它註冊的時候將本身分別掛在了input_dev 和 input_handler 的h_list上了。
經過input_dev 和input_handler就能夠找到input_handle 在設備註冊和事件處理器, 註冊的時候都要進行配對工做,配對後就會實現連接。
經過input_handle也能夠找到input_dev和input_handler。
(1) evdev設備結構
struct evdev { int exist; int open; //打開標誌 int minor; //次設備號 struct input_handle handle; //關聯的input_handle wait_queue_head_t wait; //等待隊列,當進程讀取設備,而沒有事件產生的時候,進程就會睡在其上面 struct evdev_client *grab; //強制綁定的evdev_client結構,這個結構後面再分析 struct list_head client_list; //evdev_client 鏈表,這說明一個evdev設備能夠處理多個evdev_client,能夠有多個進程訪問evdev設備 spinlock_t client_lock; /* protects client_list */ struct mutex mutex; struct device dev; //device結構,說明這是一個設備結構 };
evdev結構體在配對成功的時候生成,由handler->connect生成,對應設備文件爲/class/input/event(n)。
如觸摸屏驅動的event0,這個設備是用戶空間要訪問的設備,能夠理解它是一個虛擬設備,由於沒有對應的硬件,可是經過handle->dev 就能夠找到input_dev結構,而它對應着觸摸屏,設備文件爲/class/input/input0。這個設備結構生成以後保存在evdev_table中,索引值是minor
(2) evdev用戶端結構
struct evdev_client { struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE]; //這個是一個input_event數據結構的數組,input_event表明一個事件,基本成員:類型(type),編碼(code),值(value) int head; //針對buffer數組的索引 int tail; //針對buffer數組的索引,當head與tail相等的時候,說明沒有事件 spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */ struct fasync_struct *fasync; //異步通知函數 struct evdev *evdev; //evdev設備 struct list_head node; // evdev_client 鏈表項 };
這個結構在進程打開event0設備的時候調用evdev的open方法,在open中建立這個結構,並初始化。在關閉設備文件的時候釋放這個結構。
每種數據結構都表明一類對象,因此每種數據結構都會對應一個註冊函數,他們都定義在子系統核心的input.c文件中。
主要有三個註冊函數
input_register_device //向內核註冊一個input設備 input_register_handle //向內核註冊一個handle結構 input_register_handler //註冊一個事件處理器
input_register_device 註冊一個input輸入設備,這個註冊函數在三個註冊函數中是驅動程序惟一調用的。
1 int input_register_device(struct input_dev *dev) 2 { 3 static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0); 4 //這個原子變量,表明總共註冊的input設備,每註冊一個加1,由於是靜態變量,因此每次調用都不會清零的 5 struct input_handler *handler; 6 const char *path; 7 int error; 8 9 __set_bit(EV_SYN, dev->evbit); //EN_SYN 這個是設備都要支持的事件類型,因此要設置 10 11 /* 12 * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating 13 * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c. 14 */ 15 // 這個內核定時器是爲了重複按鍵而設置的 16 init_timer(&dev->timer); 17 if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) { 18 dev->timer.data = (long) dev; 19 dev->timer.function = input_repeat_key; 20 dev->rep[REP_DELAY] = 250; 21 dev->rep[REP_PERIOD] = 33; 22 //若是沒有定義有關重複按鍵的相關值,就用內核默認的 23 } 24 25 if (!dev->getkeycode) 26 dev->getkeycode = input_default_getkeycode; 27 if (!dev->setkeycode) 28 dev->setkeycode = input_default_setkeycode; 29 //以上設置的默認函數由input核心提供 30 dev_set_name(&dev->dev, "input%ld", 31 (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1); 32 //設置input_dev中device的名字,這個名字會在/class/input中出現 33 error = device_add(&dev->dev); 34 //將device加入到linux設備模型中去 35 if (error) 36 return error; 37 38 path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL); 39 printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n", 40 dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A"); 41 kfree(path); 42 //這個獲得路徑名稱,並打印出來 43 error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex); 44 if (error) { 45 device_del(&dev->dev); 46 return error; 47 } 48 49 list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list); 50 // 將新分配的input設備鏈接到input_dev_list鏈表上 51 list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node) 52 input_attach_handler(dev, handler); 53 //遍歷input_handler_list鏈表,配對 input_dev 和 input_handler 54 //input_attach_handler 這個函數是配對的關鍵 55 input_wakeup_procfs_readers(); 56 // 和proc文件系統有關 57 mutex_unlock(&input_mutex); 58 59 return 0; 60 }
input_register_device完成的主要功能就是:初始化一些默認的值,將本身的device結構添加到linux設備模型當中,將input_dev添加到input_dev_list鏈表中,而後尋找合適的handler與input_handler配對,配對的核心函數是input_attach_handler。
下面看看input_attach_handler函數
1 static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler) 2 { 3 const struct input_device_id *id; 4 int error; 5 6 if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev)) 7 return -ENODEV; 8 //blacklist是handler因該忽略的input設備類型,若是應該忽略的input設備也配對上了,那就出錯了 9 id = input_match_device(handler->id_table, dev); 10 //這個是主要的配對函數,主要比較id中的各項 11 if (!id) 12 return -ENODEV; 13 14 error = handler->connect(handler, dev, id); 15 //配對成功調用handler的connect函數,這個函數在事件處理器中定義,主要生成一個input_handle結構,並初始化,還生成一個事件處理器相關的設備結構 16 if (error && error != -ENODEV) 17 printk(KERN_ERR 18 "input: failed to attach handler %s to device %s, " 19 "error: %d\n", 20 handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error); 21 //出錯處理 22 return error; 23 }
input_attach_handler的主要功能就是調用了兩個函數,一個input_match_device進行配對,一個connect處理配對成功後續工做。
下面看看input_match_device函數
1 static const struct input_device_id *input_match_device(const struct input_device_id *id, 2 struct input_dev *dev) 3 { 4 int i; 5 //函數傳入的參數是所要配對handler的id_table,下面遍歷這個id_table尋找合適的id進行配對 6 for (; id->flags || id->driver_info; id++) { 7 if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS) 8 if (id->bustype != dev->id.bustype) 9 continue; 10 ...... 11 //針對handler->id->flag,比較不一樣的類型 12 //若是比較成功進入下面的宏,不然進入下一個id 13 MATCH_BIT(evbit, EV_MAX); 14 ...... 15 MATCH_BIT(swbit, SW_MAX); 16 17 18 return id; 19 } 20 }
此函數主要是比較input_dev中的id和handler支持的id,這個存放在handler的id_table中。
首先看id->driver_info有沒有設置,若是設置了說明它匹配全部的id,evdev就是這個樣的handler
而後依據id->flag來比較內容,若是都比較成功進入MATCH_BIT,這個宏是用來按位進行比較的,功能是比較所支持事件的類型,只有全部的位都匹配才成功返回,不然進行下一個id的比較。
1 #define MATCH_BIT(bit, max) \ 2 for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(max); i++) \ 3 if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) \ 4 break; \ 5 if (i != BITS_TO_LONGS(max)) \ 6 continue;
這個宏對於每種事件類型,以及每種事件類型支持的編碼全部的位都比較一次,看handler的id是否支持,若是有一個不支持就不會比較成功,進入下一個id進行比較。
對於connect函數,每種事件處理器的實現都有差別,但原理都相同。
由於觸摸屏用的事件處理器爲evdev,下面看看evdev的connect函數evdev_connect
1 static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, 2 const struct input_device_id *id) 3 { 4 //此函數傳入三個參數,分別是:handler,dev,id 5 struct evdev *evdev; 6 int minor; 7 int error; 8 9 10 for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS; minor++) 11 if (!evdev_table[minor]) 12 break; 13 //EVDEV_MINORS爲32,說明evdev這個handler能夠同時有32個輸入設備和他配對,evdev_table中以minor(非次設備號,可是有一個換算關係)存放evdev結構體,後面要詳細分析這個結構體 14 if (minor == EVDEV_MINORS) { 15 printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices\n"); 16 return -ENFILE; 17 } 18 //這個說明32個位置全都被佔用了,鏈接失敗 19 evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL); 20 //分配一個evdev結構體,這個結構體是evdev事件處理器特有的,後面會詳細分析 21 if (!evdev) 22 return -ENOMEM; 23 24 25 INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list); 26 spin_lock_init(&evdev->client_lock); 27 mutex_init(&evdev->mutex); 28 init_waitqueue_head(&evdev->wait); 29 //初始化結構體的一些成員 30 dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", minor); 31 //這個是設置evdev中device的名字,他將出如今/class/input中。 32 //前面也有一個device是input_dev的,名字是input(n),注意與他的不一樣 33 //這個結構是配對後的虛擬設備結構,沒有對應的硬件,可是經過它能夠找到相關的硬件 34 evdev->exist = 1; 35 evdev->minor = minor; 36 37 38 evdev->handle.dev = input_get_device(dev); 39 evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev); 40 evdev->handle.handler = handler; 41 evdev->handle.private = evdev; 42 //由於evdev中包含handle了,因此初始化它就能夠了,這樣就鏈接了input_handler與input_dev 43 evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor); //注意:這個minor不是真正的次設備號,還要加上EVDEV_MINOR_BASE 44 evdev->dev.class = &input_class; 45 evdev->dev.parent = &dev->dev; 46 //配對生成的device,父設備是與他相關連的input_dev 47 evdev->dev.release = evdev_free; 48 device_initialize(&evdev->dev); 49 50 51 error = input_register_handle(&evdev->handle); 52 //註冊handle結構體,這個函數後面詳細分析 53 if (error) 54 goto err_free_evdev; 55 56 57 error = evdev_install_chrdev(evdev); 58 //這個函數只作了一件事,就是把evdev結構保存到evdev_table中,這個數組也minor爲索引 59 if (error) 60 goto err_unregister_handle; 61 62 63 error = device_add(&evdev->dev); 64 //註冊到linux設備模型中 65 if (error) 66 goto err_cleanup_evdev; 67 68 69 return 0; 70 71 72 err_cleanup_evdev: 73 evdev_cleanup(evdev); 74 err_unregister_handle: 75 input_unregister_handle(&evdev->handle); 76 err_free_evdev: 77 put_device(&evdev->dev); 78 return error; 79 }
evdev_connect函數作配對後的善後工做,分配一個evdev結構體,並初始化相關成員,evdev結構體中有input_handle結構,初始化並註冊之。
input_register_handle 註冊一個input_handle結構體,比較簡單
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 /* 9 * We take dev->mutex here to prevent race with 10 * input_release_device(). 11 */ 12 error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex); 13 if (error) 14 return error; 15 list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list); 16 //將handle的d_node,連接到其相關的input_dev的h_list鏈表中 17 mutex_unlock(&dev->mutex); 18 19 20 list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list); 21 //將handle的h_node,連接到其相關的input_handler的h_list鏈表中 22 if (handler->start) 23 handler->start(handle); 24 25 26 return 0; 27 }
這個函數基本沒作什麼事,就是把一個handle結構體經過d_node鏈表項,分別連接到input_dev的h_list,input_handler的h_list上。
之後經過這個h_list就能夠遍歷相關的input_handle了。
input_register_handler 註冊一個input_handler結構體
1 int input_register_handler(struct input_handler *handler) 2 { 3 struct input_dev *dev; 4 int retval; 5 6 7 retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex); 8 if (retval) 9 return retval; 10 11 12 INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list); 13 14 15 if (handler->fops != NULL) { 16 if (input_table[handler->minor >> 5]) { 17 retval = -EBUSY; 18 goto out; 19 } 20 input_table[handler->minor >> 5] = handler; 21 } 22 //input_table,每一個註冊的handler都會將本身保存到這裏,索引值爲handler->minor右移5爲,也就是除以32 23 //爲何會這樣呢,由於每一個handler都會處理最大32個input_dev,因此要以minor的32爲倍數對齊,這個minor是傳進來的handler的MINOR_BASE 24 //每個handler都有一個這一個MINOR_BASE,以evdev爲例,EVDEV_MINOR_BASE = 64,能夠看出系統總共能夠註冊8個handler 25 list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list); 26 //鏈接到input_handler_list鏈表中 27 list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node) 28 input_attach_handler(dev, handler); 29 //又是配對,不過此次遍歷input_dev,和註冊input_dev過程同樣的 30 input_wakeup_procfs_readers(); 31 32 33 out: 34 mutex_unlock(&input_mutex); 35 return retval; 36 }
這個函數其實和input_register_device大同小異,都是註冊,都要配對。
做爲輸入設備的驅動開發者,須要作如下幾步:
http://blog.chinaunix.net/uid/26620753.html
http://blog.csdn.net/ielife/article/details/7798952