Linux Input子系統(上)--概述

輸入設備總類繁雜，包括按鍵，鍵盤，觸摸屏，鼠標，搖桿等等，它們本身都是字符設備，不過內核為了能將這些設備的共性抽象出來，簡化驅動的開發，建立了一個Input子系統。Input子系統分為三層，從下至上分別是輸入設備驅動層，輸入核心層以及輸入事件驅動層。這三層中的輸入核心層和輸入事件驅動層都是內核已經完成了的，因此需要我們完成的只有輸入設備驅動層。考慮輸入設備主要的工作過程都是 動作產生(按鍵，觸屏……)-->產生中斷-->讀取數值(鍵值，坐標……)-->將數值傳遞給應用程序。最後一個步驟就屬於事件的處理，對於同一類設備，他們的處理方式都是相同的，因此內核已在事件驅動層為我們做好了，不需我們操心，而產生中斷-->讀取數值是因設備而異的，需要我們根據具體的設備來編寫驅動。一個大致的工作流程就是，input device向上層報告-->input core接收報告，並根據在注冊input device時建立好的連接選擇哪一類handler來處理事件-->通過handler將數據存放在相應的dev(evdev,mousedev…)實例的緩沖區中，等待應用程序來讀取。當然，有時候也需要從應用層向設備層逆向傳遞，比如控制一些和設備相關的LED，蜂鳴器等。設備驅動層，輸入核心層和事件處理層之間的關系可以用下圖來闡釋:

下面來看看Input子系統的關鍵數據結構

1. struct input_dev {
2. const char *name;
3. const char *phys;
4. const char *uniq;
5. struct input_id id;//與input_handler匹配用的id，包括
7. unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; //設備支持的事件類型
8. unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按鍵事件支持的子事件類型
9. unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; //相對坐標事件支持的子事件類型
10. unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; //絕對坐標事件支持的子事件類型
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)];
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);
23. struct ff_device *ff;
25. unsigned int repeat_key; //最近一次的按鍵值
26. struct timer_list timer;
28. int sync;
30. int abs[ABS_MAX + 1];
31. int rep[REP_MAX + 1];
33. unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];//反應設備當前的按鍵狀態
34. unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];//反應設備當前的led狀態
35. unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];//反應設備當前的聲音輸入狀態
36. unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; //反應設備當前的開關狀態
38. int absmax[ABS_MAX + 1];//來自絕對坐標事件的最大鍵值
39. int absmin[ABS_MAX + 1];//來自絕對坐標事件的最小鍵值
40. int absfuzz[ABS_MAX + 1];
41. int absflat[ABS_MAX + 1];
43. int (*open)(struct input_dev *dev); //第一次打開設備時調用，初始化設備用
44. void (*close)(struct input_dev *dev);//最後一個應用程序釋放設備時用，關閉設備
45. int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
46. /*用於處理傳遞給設備的事件，如LED事件和聲音事件*/
47. int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);
49. struct input_handle *grab;//當前占有該設備的input_handle
51. spinlock_t event_lock;
52. struct mutex mutex;
54. unsigned int users;//打開該設備的用戶數量(input handlers)
55. int going_away;
57. struct device dev;
59. struct list_head h_list;//該鏈表頭用於鏈接此設備所關聯的input_handle
60. struct list_head node; //用於將此設備鏈接到input_dev_list
61. };

1. struct input_handler {
3. void *private;
5. /*event用於處理事件*/
6. void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
7. /*connect用於建立handler和device的聯系*/
8. int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
9. /*disconnect用於解除handler和device的聯系*/
10. void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
11. void (*start)(struct input_handle *handle);
13. const struct file_operations *fops;//handler的一些處理函數
14. int minor;//次設備號
15. const char *name;
17. const struct input_device_id *id_table;//用於和device匹配
18. const struct input_device_id *blacklist;//匹配黑名單
20. struct list_head h_list;//用於鏈接和此handler相關的handle
21. struct list_head node; //用於將該handler鏈入input_handler_list
22. };

1. struct input_handle {
3. void *private;
5. int open;//記錄設備的打開次數(有多少個應用程序訪問設備)
6. const char *name;
8. struct input_dev *dev;//指向所屬的device
9. struct input_handler *handler;//指向所屬的handler
11. struct list_head d_node;//用於鏈入所屬device的handle鏈表
12. struct list_head h_node;//用於鏈入所屬handler的handle鏈表
13. };

我們可以看到，input_device和input_handler中都有一個h_list,而input_handle擁有指向input_dev和input_handler的指針，也就是說input_handle是用來關聯input_dev和input_handler的，那麼為什麼一個input_device和input_handler

中擁有的是h_list而不是一個handle呢？因為一個device可能對應多個handler,而一個handler也不能只處理一個device,比如說一個鼠標，它可以對應even handler，也可以對應mouse handler,因此當其注冊時與系統中的handler進行匹配，就有可能產生兩個實例，一個是evdev,另一個是mousedev,而任何一個實例中都只有一個handle。至於以何種方式來傳遞事件，就由用戶程序打開哪個實例來決定。後面一個情況很容易理解，一個事件驅動不能只為一個甚至一種設備服務，系統中可能有多種設備都能使用這類handler,比如event handler就可以匹配所有的設備。在input子系統中，有8種事件驅動，每種事件驅動最多可以對應32個設備，因此dev實例總數最多可以達到256個。下一節將以even handler為例介紹設備注冊以及打開的過程。