Linux input子系統分析

Input子系統處理輸入事務，任何輸入設備的驅動程序都可以通過Input輸入子系統提供的接口注冊到內核，利用子系統提供的功能來與用戶空間交互。輸入設備一般包括鍵盤，鼠標，觸摸屏等，在內核中都是以輸入設備出現的。下面分析input輸入子系統的結構，以及功能實現。
一. Input子系統結構與功能實現
1. Input子系統是分層結構的，總共分為三層： 硬件驅動層，子系統核心層，事件處理層。
（1）其中硬件驅動層負責操作具體的硬件設備，這層的代碼是針對具體的驅動程序的，需要驅動程序的作者來編寫。
（2）子系統核心層是鏈接其他兩個層之間的紐帶與橋梁，向下提供驅動層的接口，向上提供事件處理層的接口。
（3）事件處理層負責與用戶程序打交道，將硬件驅動層傳來的事件報告給用戶程序。
2. 各層之間通信的基本單位就是事件，任何一個輸入設備的動作都可以抽象成一種事件，如鍵盤的按下，觸摸屏的按下，鼠標的移動等。事件有三種屬性：類型（type），編碼(code)，值(value)，Input子系統支持的所有事件都定義在input.h中，包括所有支持的類型，所屬類型支持的編碼等。事件傳送的方向是 硬件驅動層-->子系統核心-->事件處理層-->用戶空間
3. 以觸摸屏為例說明輸入子系統的工作流程:
注：mini2440的觸摸屏驅動所用驅動層對應的模塊文件為：s3c2410_ts.c，事件處理層對應的模塊文件為 evdev.c
（1）s3c2410_ts模塊初始化函數中將觸摸屏注冊到了輸入子系統中，於此同時，注冊函數在事件處理層鏈表中尋找事件處理器，這裡找到的是evdev，並且將驅動與事件處理器掛載。並且在/dev/input中生成設備文件event0，以後我們訪問這個文件就會找的我們的觸摸屏驅動程序。
（2）應用程序打開設備文件/dev/input/event0，讀取設備文件，調用evdev模塊中read,如果沒有事件進程就會睡眠。
（3）當觸摸屏按下，驅動層通過子系統核心將事件（就是X，Y坐標）,傳給事件處理層也就是evdev,evdev喚醒睡眠的進程，將事件傳給進程處理。

二.主要input通用數據結構
1.input_dev 這是input設備基本的設備結構，每個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）有以下幾個數組：

1. unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; //事件支持的類型
2. // 下面是每種類型支持的編碼
3. unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按鍵
4. unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];
5. unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; //絕對坐標，其中觸摸屏驅動使用的就是這個
6. unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];
7. unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
8. unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
9. unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];
10. 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，代表了這個設備支持的事件的類型。設置方式如：
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，代表這個類型的事件支持的編碼
觸摸屏驅動支持EV_ABS,所以要設置這個數組， 有一個專門設置這個數組的函數input_set_abs_params，代碼如下:

1. static inline void input_set_abs_params(struct input_dev *dev, int axis, int min, int max, int fuzz, int flat)
2. {
3. dev->absmin[axis] = min;
4. dev->absmax[axis] = max;
5. dev->absfuzz[axis] = fuzz;
6. dev->absflat[axis] = flat;
8. dev->absbit[BIT_WORD(axis)] |= BIT_MASK(axis); //填充了absbit這個數組
9. }

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坐標
input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0); //這個是設置ad轉換的y坐標
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志
設置ABS_X編碼值范圍為0-0x3ff，因為mini2440的AD轉換出的數據最大為10位，所以不會超過0x3ff。

（2） struct input_id id 成員
這個是標識設備驅動特征的

1. struct input_id {
2. __u16 bustype; //總線類型
3. __u16 vendor; //生產廠商
4. __u16 product; //產品類型
5. __u16 version; //版本
6. };

如果需要特定的事件處理器來處理這個設備的話，這幾個就非常重要，因為子系統核心是通過他們，將設備驅動與事件處理層聯系起來的。但是因為觸摸屏驅動所用的事件處理器為evdev，匹配所有，所有這個初始化
也無關緊要。
（3） 還有其他一些成員，也比較重要，但是驅動程序可以不用管，都是由子系統核心來處理的。
（4） 可以看出input_dev 結構所屬層為硬件驅動層，以後就用input_dev來表示輸入設備。
2. input_handler 這是事件處理器的數據結構，代表一個事件處理器
（1）幾個操作函數
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，非常重要，在事件傳遞過程中會詳細分析。
connect 函數是當一個input設備模塊注冊到內核的時候調用的，將事件處理器與輸入設備聯系起來的函數，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。
start 暫時沒有發現有什麼作用。
（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結構類似，但是input_device_id有一個flag，用來讓程序選擇比較哪項，如：busytype,vendor還是其他。
（3） 兩個鏈表
struct list_headh_list; //這個鏈表用來鏈接他所支持的input_handle結構,input_dev與input_handler配對之後就會生成一個input_handle結構
struct list_headnode; //鏈接到input_handler_list，這個鏈表鏈接了所有注冊到內核的事件處理器
（4） 其他的成員一看代碼就知道是什麼意思，這裡就不說明了。
3. input_handle 結構體代表一個成功配對的input_dev和input_handler

1. struct input_handle {
2. void *private; //每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不同，初始化handle時，保存到這裡。
3. int open; //打開標志，每個input_handle 打開後才能操作，這個一般通過事件處理器的open方法間接設置
4. const char *name;
5. struct input_dev *dev; //關聯的input_dev結構
6. struct input_handler *handler; //關聯的input_handler結構
7. struct list_head d_node; //input_handle通過d_node連接到了input_dev上的h_list鏈表上
8. struct list_head h_node; //input_handle通過h_node連接到了input_handler的h_list鏈表上
9. };

4. 三個數據結構之間的關系
input_dev 是硬件驅動層，代表一個input設備
input_handler 是事件處理層，代表一個事件處理器
input_handle 個人認為屬於核心層，代表一個配對的input設備與input事件處理器
input_dev 通過全局的input_dev_list鏈接在一起。設備注冊的時候實現這個操作。
input_handler 通過全局的input_handler_list鏈接在一起。事件處理器注冊的時候實現這個操作（事件處理器一般內核自帶，一般不需要我們來寫）

input_hande 沒有一個全局的鏈表，它注冊的時候將自己分別掛在了input_dev 和 input_handler 的h_list上了。通過input_dev 和input_handler就可以找到input_handle 在設備注冊和事件處理器， 注冊的時候都要進行配對工作，配對後就會實現鏈接。通過input_handle也可以找到input_dev和input_handler。