本文介绍蓝牙协议栈Bluez在linux中实现HID功能的kernel部分。
在linux kernel中，Bluez对HID的实现代码在/net/bluetooth/hidp文件夹中，主要包括sock.c，core.c和hidp.h三个文件。Bluez提供了一个socket接口，用户空间程序通过使用该socket控制HID。该socket使用的协议编号为BTPROTO_HIDP。
1. 初始化
HIDP的初始化在sock.c的hidp_init_sockets函数。
int __init hidp_init_sockets(void)
err = proto_register(&hidp_proto, 0); // 注册proto，可忽略
// 注册一个BTPROTO_HIDP协议号
err = bt_sock_register(BTPROTO_HIDP, &hidp_sock_family_ops);
bt_sock_register是bluez内部的函数，其作用是将传入到net_proto_family结构体登记到全局数组bt_proto中。
int bt_sock_register(int proto, const struct net_proto_family *ops)
。。。
bt_proto[proto] = ops;
。。。
这里用到的思想与字符设备驱动中的misc驱动类似，不再赘述。注册完成之后，用户空间就能够通过标准socket操作得到HIDP的socket：
Int sk = socket(AF_BLUETOOTH, SOCK_RAW, BTPROTO_HIDP);
下面再看一下结构体hidp_sock_family_ops的内容：
static const struct net_proto_family hidp_sock_family_ops = {
.family = PF_BLUETOOTH,
.owner = THIS_MODULE,
.create = hidp_sock_create
};
这里最重要的是hidp_socke_create函数，该函数中会指定socket的proto_ops。
static int hidp_sock_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol,
int kern)
struct sock *sk;
if (sock->type != SOCK_RAW)
return -ESOCKTNOSUPPORT;
sk = sk_alloc(net, PF_BLUETOOTH, GFP_ATOMIC, &hidp_proto);
sock_init_data(sock, sk);
sock->ops = &hidp_sock_ops;
sock->state = SS_UNCONNECTED;
sock_reset_flag(sk, SOCK_ZAPPED);
sk->sk_protocol = protocol;
sk->sk_state = BT_OPEN;
。。。
hidp_sock_ops的定义：
static const struct proto_ops hidp_sock_ops = {
.family = PF_BLUETOOTH,
.owner = THIS_MODULE,
.release = hidp_sock_release,
.ioctl = hidp_sock_ioctl,
.bind = sock_no_bind,
.getname = sock_no_getname,
.sendmsg = sock_no_sendmsg,
.recvmsg = sock_no_recvmsg,
.poll = sock_no_poll,
.listen = sock_no_listen,
.shutdown = sock_no_shutdown,
.setsockopt = sock_no_setsockopt,
.getsockopt = sock_no_getsockopt,
.connect = sock_no_connect,
.socketpair = sock_no_socketpair,
.accept = sock_no_accept,
.mmap = sock_no_mmap
};
从Hidp_sock_ops中可以看出，BTPROTO_HIDP的socket不支持通常的socket操作，比如bind、connnect、sendmsg、recvmsg等等。该socket真正支持的仅ioctl这一个操作。IOCTL中支持的命令列表如下：
HIDPCONNADD // 增加一个HID设备
HIDPCONNDEL // 删除指定的HID设备
HIDPGETCONNLIST // 得到当前所有HID设备的列表
HIDPGETCONNINFO // 得到指定HID设备的信息
2. HIDPCONNADD
HIDPCONNADD命令用于添加一个HID设备，用户空间传下来的参数为结构体struct hidp_connadd_req：
struct hidp_connadd_req {
int ctrl_sock; // control socket，类似USB中control pipe
int intr_sock; // interrupt socket，类似USB中int pipe
__u16 parser;
__u16 rd_size; // report descriptor的大小
__u8 __user *rd_data; // report descriptor
__u8 country; // 国家码，比如键盘就需要区分是美式键盘还是法式键盘
__u8 subclass;
__u16 vendor;
__u16 product;
__u16 version;
__u32 flags;
__u32 idle_to;
char name[128];
};
从结构体中可以看出，该socket发送/接收外部数据都通过ctrl_sock和intr_sock完成，这两个socket由用户空间创建后传入。
HIDPCONNADD的过程如下：
struct socket *csock;
struct socket *isock;
struct hidp_connadd_req ca;
。。。
csock = sockfd_lookup(ca.ctrl_sock, &err);
isock = sockfd_lookup(ca.intr_sock, &err);
hidp_add_connection(&ca, csock, isock);
int hidp_add_connection(struct hidp_connadd_req *req, struct socket *ctrl_sock, struct socket *intr_sock)
。。。
// 确保ctrl socket和intr socket的源地址、目的地址相同
if (bacmp(&bt_sk(ctrl_sock->sk)->src, &bt_sk(intr_sock->sk)->src) ||
bacmp(&bt_sk(ctrl_sock->sk)->dst, &bt_sk(intr_sock->sk)->dst))
return -ENOTUNIQ;
// 初始化hidp_session结构
session->ctrl_sock = ctrl_sock;
session->intr_sock = intr_sock;
session->state = BT_CONNECTED;
setup_timer(&session->timer, hidp_idle_timeout, (unsigned long)session);
skb_queue_head_init(&session->ctrl_transmit);
skb_queue_head_init(&session->intr_transmit);
。。。
// 如果有report描述符，那么创建HID设备，通过HID框架解析该描述符
if (req->rd_size > 0)
err = hidp_setup_hid(session, req);
。。。
// 如果req中没有report描述符，那么就没有创建hid设备，这时创建一个input设备。这种情况只对HID Boot Protocol Device有效，对于这种设备不需要report描述符。具体可参考HID设备的文档。由于input设备的情况比较简单，这里不再讨论
if (!session->hid)
err = hidp_setup_input(session, req);
。。。
// 将session挂入hidp_session_list链表
。。。
// 建立一个内核任务
kernel_thread(hidp_session, session, CLONE_KERNEL);
到这里，还剩下两个函数需要进一步分析，一个是hidp_setup_hid，另一个是hidp_session。Hidp_session比较简单：
static int hidp_session(void *arg)
LOOP
// 如果ctrl socket接收到数据，则接收并处理。Ctrl通道中的数据内容建立连接、对方断开连接的通知、以及通过ctrl通道接收到的用户面数据等。
// 如果int通道接收到数据，则接收并处理。Int通道中传送用户面数据。比如鼠标移动，或者键盘按下等。如果此session使用hid设备，那么调用hid_input_report将数据发送到HID框架，由hid框架发送到用户空间程序；如果使用的是input设备，那么最终调用input_report_key等发送数据到用户空间。
// 如果控制通道有数据要发送，则发送到ctrl socket，比如主动发起的连接断开、连接建立等。
// 如果int通道有数据要发送，则发送。这里发送用户面数据，比如控制键盘上的LED灯等。
下面再分析一下hidp_setup_hid函数，此函数初始化一个HID设备并登记到HID系统。
static int hidp_setup_hid(struct hidp_session *session, struct hidp_connadd_req *req)
struct hid_device *hid;
。。。
hid = hid_allocate_device();
session->hid = hid;
hid->driver_data = session;
。。。
// 设置该hid的父设备为所属的HCI设备
hid->dev.parent = hidp_get_device(session);
// 设置HID设备对应的物理层驱动
hid->ll_driver = &hidp_hid_driver;
// 当HID框架需要发送数据到设备时，会调用这里的hid_output_raw_report，
// 这里发送的数据会走ctrl socket
hid->hid_output_raw_report = hidp_output_raw_report;
hid_add_device(hid);
。。。
hidp_hid_driver是一个结构体，用来描述HID设备对应的物理层驱动。
static struct hid_ll_driver hidp_hid_driver = {
// 最终会调用HID框架的hid_parse_report完成report描述符的解析
.parse = hidp_parse,
// start函数比较奇怪，可能是按照HID的协议规范实现的，没有细看
.start = hidp_start,
// 清除缓存的待发送数据
.stop = hidp_stop,
.open = hidp_open, // 空函数
.close = hidp_close, // 空函数
// 这里的input_event是从本地到设备，即发送数据时调用的函数，走int socket通道
.hidinput_input_event = hidp_hidinput_event,
};
综上，当从设备到本机有数据要接收时，会在hidp_session这个内核任务中处理；当从本机到设备有数据要发送时，HID框架会调用hidp_hidinput_event或者hidp_output_raw_report，视该数据是ctrl数据还是int通道数据而定。所有数据的发送、接收都通过ctrl socket和int socket完成，而这两个socket由用户空间创建后通过调用BTPROTO_HIDP socket的ioctl HIDPCONNADD传入。