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Linux输入子系统(3):evdev.c

2014年09月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 13818字 ⁄ 字号 评论关闭

linux内核中有很多自带的input_handler,其中evdev_handler是做常见的,因为它可以匹配任何的input_dev设备。下面我们就对它做一番简要的介绍
一、evdev注册过程
evdev注册如下:
[cpp] view plaincopyprint?
static struct input_handler evdev_handler = {  
    .event      = evdev_event,//当硬件有事件上传将调用  
    .connect    = evdev_connect,//当有新的input_dev和它匹配成功时调用(来者不拒)  
    .disconnect = evdev_disconnect,  
    .fops       = &evdev_fops,//提供读写函数  
    .minor      = EVDEV_MINOR_BASE,//次设备起始号  
    .name       = "evdev",  
    .id_table   = evdev_ids,//它可接受的input_dev条件  
};  
  
static int __init evdev_init(void)  
{  
    return input_register_handler(&evdev_handler);  
}  
  
static void __exit evdev_exit(void)  
{  
    input_unregister_handler(&evdev_handler);  
}  
  
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);//初始化handler的handle链表头  
  
    if (handler->fops != NULL) {  
        if (input_table[handler->minor >> 5]) {  
            retval = -EBUSY;  
            goto out;  
        }  
        input_table[handler->minor >> 5] = handler;//将该handler放到input维护的全局input_table数组  
    }  
  
    list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);//将该handler放到input维护的全局input_handler_list链表  
  
    list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)//取出input维护的全局input_dev_list链表  
        input_attach_handler(dev, handler);//找出和新注册的handler匹配的dev设备  
  
    input_wakeup_procfs_readers();  
  
 out:  
    mutex_unlock(&input_mutex);  
    return retval;  
}  
input_attach_handler用来匹配dev和handler
[cpp] view plaincopyprint?
static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)  
{  
    const struct input_device_id *id;  
    int error;  
  
    if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))//如果dev在handler的黑名单中就直接返回  
        return -ENODEV;  
  
    id = input_match_device(handler->id_table, dev);//通过handler的id_table来匹配  
    if (!id)  
        return -ENODEV;  
  
    error = handler->connect(handler, dev, id);//匹配成功就调用handler的connect函数  
    if (error && error != -ENODEV)  
        printk(KERN_ERR"input: failed to attach handler %s to device %s,""error: %d\n",handler->name,kobject_name(&dev->dev.kobj), error);  
  
    return error;  
}  
在介绍evdev_handler之前先介绍下evdev_handler里面几个重要的数据类型。
[cpp] view plaincopyprint?
在介绍evdev_handler之前先介绍下evdev_handler里面几个重要的数据类型。  
#define EVDEV_MINOR_BASE    64  //evdev的设备次设备起始为64  
#define EVDEV_MINORS        32  //最大支持32个设备  
#define EVDEV_BUFFER_SIZE   64    
struct evdev {  
    int exist;//该evdev是否存在,在connect中被赋值  
    int open;//该evdev是否被打开  
    int minor;//次设备号  
    char name[16];  
    struct input_handle handle;//evdev关联的handle  
    wait_queue_head_t wait;//当有应用程序读evdev时,如果没有数据,就在上面睡起  
    struct evdev_client *grab;  
    struct list_head client_list;//evdev管理的evdev_client链表  
    spinlock_t client_lock; /* protects client_list */  
    struct mutex mutex;  
    struct device dev;//设备模型的东东  
};  
struct evdev_client {  
    struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE];//缓冲区大小  
    int head;//环形缓冲区头  
    int tail;//环形缓冲区尾  
    spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */  
    struct fasync_struct *fasync;  
    struct evdev *evdev;//evdev_client挂靠的单位  
    struct list_head node;//用于将evdev_client挂靠在evdev的client_list链表上  
};  
static struct evdev *evdev_table[EVDEV_MINORS];//evdev最多能处理32的设备  
现在来理下struct input_dev,struct input_handler,struct input_handle,struct evdev,struct evdev_client的关系吧  
struct input_dev    和一个硬件相关联,主要描述了该硬件支持什么事件,上报事件;  
struct input_handler主要就提供了设备的操作函数,比如读写等  
struct input_handle 当input_dev和struct input_handler相匹配的时候就新建一个struct input_handle作为它们的中间人  
struct evdev        当某个struct input_dev和evdev_handler匹配成功后就新建一个struct evdev,看到这里是不是有点和  
                       struct input_handle产生的时间一致呀,起始该结构体内部就包含一个struct input_handle;不过结合了  
                       一些其他信息,可以把它看做是struct input_handle的升级版。  
struct evdev_client 主要跟应用程序有关.每打开一次设备就新建一个struct evdev_client,里面保存了应用程序要读取的数据  
                       以及数据的位置。  
在dev和handler匹配成功时调用evdev_connect
[cpp] view plaincopyprint?
static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,const struct input_device_id *id)  
{  
    struct evdev *evdev;  
    int minor;  
    int error;  
  
    for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS; minor++)//evdev支持32设备,如果分配使用完就返回  
        if (!evdev_table[minor])  
            break;  
    if (minor == EVDEV_MINORS) {  
        printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices\n");  
        return -ENFILE;  
    }  
  
    evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);//新建一个struct evdev  
    if (!evdev)  
        return -ENOMEM;  
  
    INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);//初始化client_list链表头,代表了有多少应用读写这个evdev设备  
    spin_lock_init(&evdev->client_lock);  
    mutex_init(&evdev->mutex);  
    init_waitqueue_head(&evdev->wait);//初始化等待队列,当evdev没有数据可读时,就在该等待队列上睡眠  
  
    snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);//设备新产生的设备的名字  
    evdev->exist = 1;  
    evdev->minor = minor;//新产生的evdev分配到的次设备号  
  
    evdev->handle.dev = input_get_device(dev);//初始化evdev里面的handle  
    evdev->handle.name = evdev->name;  
    evdev->handle.handler = handler;  
    evdev->handle.private = evdev;  
  
    dev_set_name(&evdev->dev, evdev->name);//初始化evdev里面的dev  
    evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);  
    evdev->dev.class = &input_class;  
    evdev->dev.parent = &dev->dev;  
    evdev->dev.release = evdev_free;  
    device_initialize(&evdev->dev);  
  
    error = input_register_handle(&evdev->handle);//将handle挂靠在dev和handler的链表中  
    if (error)  
        goto err_free_evdev;  
  
    error = evdev_install_chrdev(evdev);//将新建的evdev放到evdev_table链表中去  
    if (error)  
        goto err_unregister_handle;  
  
    error = device_add(&evdev->dev);//将该设备加入到linux设备模型中去  
    if (error)  
        goto err_cleanup_evdev;  
  
    return 0;  
  
 err_cleanup_evdev:  
    evdev_cleanup(evdev);  
 err_unregister_handle:  
    input_unregister_handle(&evdev->handle);  
 err_free_evdev:  
    put_device(&evdev->dev);  
    return error;  
}  
到这里input_register_handler的注册工作就完成了,就是有几个input_dev需要我,我就建几个evdev来迎合它。
二、应用程序open操作
当我们使用应用程序的open函数打开一个event设备时,通过该设备的主设备号,调用input注册的input_open_file函数
该函数中通过此设备号在input_table数组中找到它的input_handler,然后调用input_handler里面的open函数。
[cpp] view plaincopyprint?
static int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file)  
{  
    struct evdev *evdev;  
    struct evdev_client *client;//evdev_open是应用程序open的调用才导致调用的,一个应用程序调用机会新建一个struct evdev_client  
    int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;//根据次设备得到要操作的设备在evdev_table中的下标  
    int error;  
  
    if (i >= EVDEV_MINORS)  
        return -ENODEV;  
  
    error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);  
    if (error)  
        return error;  
    evdev = evdev_table[i];//从evdev_table取出evdev设备  
    if (evdev)  
        get_device(&evdev->dev);  
    mutex_unlock(&evdev_table_mutex);  
  
    if (!evdev)  
        return -ENODEV;  
    client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client), GFP_KERNEL);  
    if (!client) {  
        error = -ENOMEM;  
        goto err_put_evdev;  
    }  
    spin_lock_init(&client->buffer_lock);  
    client->evdev = evdev;//说明client读取的数据来自evdev设备  
    evdev_attach_client(evdev, client);//将client挂靠在evdev的client_list链表中去  
  
    error = evdev_open_device(evdev);//将evdev设置为打开状态  
    if (error)  
        goto err_free_client;  
        /* 
         *应用程序打开一个设备,系统就给它分配struct file *file 
         *每个应用程序读这个evdev设备,就专门为它分配一个client为它服务 
         *此处就是将它们关联起来 
         */  
    file->private_data = client;  
    return 0;  
  
 err_free_client:  
    evdev_detach_client(evdev, client);  
    kfree(client);  
 err_put_evdev:  
    put_device(&evdev->dev);  
    return error;  
}  
evdev_open中调用evdev_open_device来设置evdev和它的handle的状态
[cpp] view plaincopyprint?
static int evdev_open_device(struct evdev *evdev)  
{  
    int retval;  
  
    retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);  
    if (retval)  
        return retval;  
  
    if (!evdev->exist)  
        retval = -ENODEV;  
    else if (!evdev->open++) {//当evdev首次打开,那么就同时打开它的handle  
        retval = input_open_device(&evdev->handle);//将evdev包含的handle也设置为打开状态  
        if (retval)  
            evdev->open--;  
    }  
  
    mutex_unlock(&evdev->mutex);  
    return retval;  
}  
三、应用程序read操作
当应用程序调用read函数后将导致evdev_read函数被调用
[cpp] view plaincopyprint?
static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,size_t count, loff_t *ppos)  
{  
    struct evdev_client *client = file->private_data;//在evdev_open末尾被赋值  
    struct evdev *evdev = client->evdev;//得到应用程序读取数据的设备  
    struct input_event event;  
    int retval;  
  
    if (count < input_event_size())  
        return -EINVAL;  
          
         /*当client缓冲区无数据;evdev不存在;文件非阻塞打开,那个read直接返回错误*/   
    if (client->head == client->tail && evdev->exist &&(file->f_flags & O_NONBLOCK))  
        return -EAGAIN;  
        /*当client里面没有数据时,将应用程序请到evdev->wait休息*/  
    retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,client->head != client->tail || !evdev->exist);  
    if (retval)  
        return retval;  
  
    if (!evdev->exist)  
        return -ENODEV;  
        /* 
         *当应用程序读取的数据大于struct input_evevt 
         *并且client的buffer里面有数据 
         */  
    while (retval + input_event_size() <= count &&evdev_fetch_next_event(client, &event)) {  
        if (input_event_to_user(buffer + retval, &event))  
            return -EFAULT;  
        retval += input_event_size();  
    }  
  
    return retval;  
}  
  
static int evdev_fetch_next_event(struct evdev_client *client,struct input_event *event)  
{  
    int have_event;  
    spin_lock_irq(&client->buffer_lock);  
    have_event = client->head != client->tail;//如果client的环形缓冲区不为空,说明有事件  
    if (have_event) {  
        *event = client->buffer[client->tail++];//取出client缓冲区一个事件  
        client->tail &= EVDEV_BUFFER_SIZE - 1;  
    }  
    spin_unlock_irq(&client->buffer_lock);  
    return have_event;  
}  
  
int input_event_to_user(char __user *buffer,const struct input_event *event)  
{  
    if (copy_to_user(buffer, event, sizeof(struct input_event)))//将event事件拷贝到用户空间  
        return -EFAULT;  
    return 0;  
}  
当读取数据的时候,如果client里面没有数据,那么应用程序调用read函数将睡眠,那睡眠什么时候结束呀,当硬件有事件发生时input_dev将调用input_event函数上报事件,在该函数内部将调用和它匹配的input_handler的event函数,在该函数内部将唤醒休眠的数据。
[cpp] view plaincopyprint?
static void evdev_event(struct input_handle *handle,unsigned int type, unsigned int code, int value)  
{  
    struct evdev *evdev = handle->private;//该初始化在evdev_connect,获得handle对应的evdev设备  
    struct evdev_client *client;  
    struct input_event event;  
  
    do_gettimeofday(&event.time);//初始化事件结构  
    event.type = type;  
    event.code = code;  
    event.value = value;  
  
    rcu_read_lock();  
          
        /* 
         *如果该evdev有个专用的client,那么就将事件发给它 
         *如果该evdev不存在专用的client,那个就把该事件发送给evdev上client_list链表上所有的client 
         */  
    client = rcu_dereference(evdev->grab);  
    if (client)  
        evdev_pass_event(client, &event);  
    else  
        list_for_each_entry_rcu(client, &evdev->client_list, node)  
            evdev_pass_event(client, &event);  
  
    rcu_read_unlock();  
    wake_up_interruptible(&evdev->wait);  
}  
四、应用程序write操作
输入子系统一般用来处理硬件输入,但是有些情况比如LED设备需要write操作.
[cpp] view plaincopyprint?
static ssize_t evdev_write(struct file *file, const char __user *buffer,size_t count, loff_t *ppos)  
{  
    struct evdev_client *client = file->private_data;//在evdev_open末尾被赋值  
    struct evdev *evdev = client->evdev;//得到应用程序读取数据的设备  
    struct input_event event;  
    int retval;  
  
    retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);  
    if (retval)  
        return retval;  
  
    if (!evdev->exist) {  
        retval = -ENODEV;  
        goto out;  
    }  
  
    while (retval < count) {  
        if (input_event_from_user(buffer + retval, &event)) {//拷贝应用程序到内核空间  
            retval = -EFAULT;  
            goto out;  
        }  
  
        input_inject_event(&evdev->handle,event.type, event.code, event.value);  
        retval += input_event_size();  
    }  
 out:  
    mutex_unlock(&evdev->mutex);  
    return retval;  
}  
  
int input_event_from_user(const char __user *buffer,struct input_event *event)  
{  
    if (copy_from_user(event, buffer, sizeof(struct input_event)))//将用户空间的数据拷贝到event里面  
        return -EFAULT;  
    return 0;  
}  
  
void input_inject_event(struct input_handle *handle,unsigned int type, unsigned int code, int value)  
{  
    struct input_dev *dev = handle->dev;//得到将要接受数据的设备  
    struct input_handle *grab;  
    unsigned long flags;  
  
    if (is_event_supported(type, dev->evbit, EV_MAX)) {//查看将要接受数据的设备是否支持type事件类型  
        spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);  
  
        rcu_read_lock();  
        grab = rcu_dereference(dev->grab);  
        if (!grab || grab == handle)  
            input_handle_event(dev, type, code, value);  
        rcu_read_unlock();  
  
        spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);  
    }  
}  
  
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_LED:  
                /*  
                 *#define INPUT_PASS_TO_ALL  (INPUT_PASS_TO_HANDLERS | INPUT_PASS_TO_DEVICE)  
                 *查看设备是否支持EV_LED类型的code  
        if (is_event_supported(code, dev->ledbit, LED_MAX) &&!!test_bit(code, dev->led) != value) {  
  
            __change_bit(code, dev->led);//设置dev中记录LED的数组  
            disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;//数据传送方向  
        }  
        break;  
  
    ......................  
    }  
  
    if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)  
        dev->sync = 0;  
    if ((disposition & INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)  
        dev->event(dev, type, code, value);//调用dev的event函数,用于写设备  
    if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS)  
        input_pass_event(dev, type, code, value);//将数据传送到handler  

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