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Linux驱动修炼之道-INPUT子系统(上)

2012年09月11日 ⁄ 综合 ⁄ 共 20044字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

努力成为linux kernel hacker的人李万鹏原创作品，为梦而战。出处

http://blog.csdn.net/woshixingaaa/archive/2011/05/19/6431094.aspx

内核的输入子系统是对分散的，多种不同类别的输入设备(如键盘，鼠标，跟踪球，操纵杆，触摸屏，加速计和手写板)等字符设备进行统一处理的一层抽象，就是在字符设备驱动上抽象出的一层。输入子系统包括两类驱动程序：事件驱动程序和设备驱动程序。事件驱动程序负责和应用程序的接口，而设备驱动程序负责和底层输入设备的通信。鼠标事件生成文件mousedev属于事件驱动程序，而PS/2鼠标驱动程序是设备驱动程序。事件驱动程序是标准的，对所有的输入类都是可用的，所以要实现的是设备驱动程序而不是事件驱动程序。设备驱动程序可以利用一个已经存在的，合适的事件驱动程序通过输入核心和用户应用程序接口。
输入子系统带来了如下好处：
1.统一了物理形态各异的相似的输入设备的处理功能
2.提供了用于分发输入报告给用户应用程序的简单的事件接口
3.抽取出了输入驱动程序的通用部分，简化了驱动，并引入了一致性
如下图，input子系统分三层，最上一层是event handler，中间是intput core，底层是input driver。input driver把event report到input core层。input core对event进行分发，传到event handler,相应的event handler层把event放到event buffer中，等待用户进程来取。

现在了解了input子系统的基本思想，下面来看一下input子系统的3个基本的数据结构：

[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. struct input_dev {  
  2.     const char *name;                                   
  3.     const char *phys;  
  4.     const char *uniq;  
  5.     struct input_id id;                          //与input_handler匹配的时会用到
      
  6.   
  7.     unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];     //支持的所有事件类型
      
  8.     unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];   //按键事件支持的子事件
      
  9.     unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];   //相对坐标事件支持的子事件
      
  10.     unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];   //绝对坐标事件支持的子事件
      
  11.     unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];   //其他事件支持的子事件
      
  12.     unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];   //LED灯事件支持的子事件
      
  13.     unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];   //声音事件支持的子事件
      
  14.     unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];     //受力事件支持的子事件
      
  15.     unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];     //开关事件支持的子事件
      
  16.   
  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);  
  22.   
  23.     struct ff_device *ff;  
  24.   
  25.     unsigned int repeat_key;  
  26.     struct timer_list timer;  
  27.   
  28.     int sync;  
  29.   
  30.     int abs[ABS_MAX + 1];             //绝对坐标上报的当前值
      
  31.     int rep[REP_MAX + 1];             //这个参数主要是处理重复按键，后面遇到再讲
      
  32.     unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按键有两种状态，按下和抬起，这个字段就是记录这两个状态。
      
  33.     unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];  
  34.     unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];  
  35.     unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  
  36.   
  37.     int absmax[ABS_MAX + 1];           //绝对坐标的最大值
      
  38.     int absmin[ABS_MAX + 1];       //绝对坐标的最小值
      
  39.     int absfuzz[ABS_MAX + 1];            
  40.     int absflat[ABS_MAX + 1];            
  41.   
  42.     int (*open)(struct input_dev *dev);  
  43.     void (*close)(struct input_dev *dev);  
  44.     int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);  
  45.     int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);  
  46.   
  47.     struct input_handle *grab;         //当前使用的handle
      
  48.   
  49.     spinlock_t event_lock;  
  50.     struct mutex mutex;  
  51.   
  52.     unsigned int users;  
  53.     int going_away;  
  54.   
  55.     struct device dev;  
  56.   
  57.     struct list_head    h_list;    //h_list是一个链表头，用来把handle挂载在这个上
      
  58.     struct list_head    node;      //这个node是用来连到input_dev_list上的
      
  59. };  
  60.   
  61. struct input_handler {  
  62.   
  63.     void *private;  
  64.   
  65.     void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);  
  66.     int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);  
  67.     void (*disconnect)(struct input_handle *handle);  
  68.     void (*start)(struct input_handle *handle);  
  69.   
  70.     const struct file_operations *fops;  
  71.     int minor;                               //次设备号
      
  72.     const char *name;  
  73.   
  74.     const struct input_device_id *id_table;  
  75.     const struct input_device_id *blacklist;  
  76.   
  77.     struct list_head    h_list;    //h_list是一个链表头，用来把handle挂载在这个上
      
  78.     struct list_head    node;      //这个node是用来连到input_handler_list上的
      
  79. };  
  80.   
  81. struct input_handle {  
  82.   
  83.     void *private;  
  84.   
  85.     int open;  
  86.     const char *name;  
  87.   
  88.     struct input_dev *dev;              //指向input_dev
      
  89.     struct input_handler *handler;      //指向input_handler
      
  90.   
  91.     struct list_head    d_node;     //连到input_dev的h_list上
      
  92.     struct list_head    h_node;     //连到input_handler的h_list上
      
  93. };  
[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. struct input_dev {  
  2.     const char *name;                                   
  3.     const char *phys;  
  4.     const char *uniq;  
  5.     struct input_id id;                          //与input_handler匹配的时会用到
      
  6.   
  7.     unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];     //支持的所有事件类型
      
  8.     unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];   //按键事件支持的子事件
      
  9.     unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];   //相对坐标事件支持的子事件
      
  10.     unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];   //绝对坐标事件支持的子事件
      
  11.     unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];   //其他事件支持的子事件
      
  12.     unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];   //LED灯事件支持的子事件
      
  13.     unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];   //声音事件支持的子事件
      
  14.     unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];     //受力事件支持的子事件
      
  15.     unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];     //开关事件支持的子事件
      
  16.   
  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);  
  22.   
  23.     struct ff_device *ff;  
  24.   
  25.     unsigned int repeat_key;  
  26.     struct timer_list timer;  
  27.   
  28.     int sync;  
  29.   
  30.     int abs[ABS_MAX + 1];             //绝对坐标上报的当前值
      
  31.     int rep[REP_MAX + 1];             //这个参数主要是处理重复按键，后面遇到再讲
      
  32.     unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按键有两种状态，按下和抬起，这个字段就是记录这两个状态。
      
  33.     unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];  
  34.     unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];  
  35.     unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  
  36.   
  37.     int absmax[ABS_MAX + 1];           //绝对坐标的最大值
      
  38.     int absmin[ABS_MAX + 1];       //绝对坐标的最小值
      
  39.     int absfuzz[ABS_MAX + 1];            
  40.     int absflat[ABS_MAX + 1];            
  41.   
  42.     int (*open)(struct input_dev *dev);  
  43.     void (*close)(struct input_dev *dev);  
  44.     int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);  
  45.     int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);  
  46.   
  47.     struct input_handle *grab;         //当前使用的handle
      
  48.   
  49.     spinlock_t event_lock;  
  50.     struct mutex mutex;  
  51.   
  52.     unsigned int users;  
  53.     int going_away;  
  54.   
  55.     struct device dev;  
  56.   
  57.     struct list_head    h_list;    //h_list是一个链表头，用来把handle挂载在这个上
      
  58.     struct list_head    node;      //这个node是用来连到input_dev_list上的
      
  59. };  
  60.   
  61. struct input_handler {  
  62.   
  63.     void *private;  
  64.   
  65.     void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);  
  66.     int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);  
  67.     void (*disconnect)(struct input_handle *handle);  
  68.     void (*start)(struct input_handle *handle);  
  69.   
  70.     const struct file_operations *fops;  
  71.     int minor;                               //次设备号
      
  72.     const char *name;  
  73.   
  74.     const struct input_device_id *id_table;  
  75.     const struct input_device_id *blacklist;  
  76.   
  77.     struct list_head    h_list;    //h_list是一个链表头，用来把handle挂载在这个上
      
  78.     struct list_head    node;      //这个node是用来连到input_handler_list上的
      
  79. };  
  80.   
  81. struct input_handle {  
  82.   
  83.     void *private;  
  84.   
  85.     int open;  
  86.     const char *name;  
  87.   
  88.     struct input_dev *dev;              //指向input_dev
      
  89.     struct input_handler *handler;      //指向input_handler
      
  90.   
  91.     struct list_head    d_node;     //连到input_dev的h_list上
      
  92.     struct list_head    h_node;     //连到input_handler的h_list上
      
  93. };  

如下图代表了input_dev，input_handler，input_handle，3者之间的关系。一类handler可以和多个硬件设备相关联，一个硬件设备可以和多个handler相关联。例如：一个触摸屏设备可以作为一个event设备，作为一个鼠标设备，也可以作为一个触摸设备，所以一个设备需要与多个平台驱动进行连接。而一个平台驱动也不只为一个设备服务，一个触摸平台驱动可能要为A,B,C3个触摸设备提供上层驱动，所以需要这样一对多的连接。

下面来看看input子系统的初始化函数：

[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. static int __init input_init(void)  
  2. {  
  3.     int err;  
  4.   
  5.     input_init_abs_bypass();  
  6.     /*创建一个类input_class*/  
  7.     err = class_register(&input_class);                       
  8.     if (err) {  
  9.         printk(KERN_ERR "input: unable to register input_dev class/n");  
  10.         return err;  
  11.     }  
  12.     /*在/proc下创建入口项*/  
  13.     err = input_proc_init();  
  14.     if (err)  
  15.         goto fail1;  
  16.     /*注册设备号INPUT_MAJOR的设备，记住input子系统的设备的主设备号都是13，即INPUT_MAJOR为13，并与input_fops相关联*/  
  17.     err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);       
  18.     if (err) {  
  19.         printk(KERN_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);  
  20.         goto fail2;  
  21.     }  
  22.   
  23.     return 0;  
  24.   
  25.  fail2: input_proc_exit();  
  26.  fail1: class_unregister(&input_class);  
  27.     return err;  
  28. }  
  29. subsys_initcall(input_init);  
[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. static int __init input_init(void)  
  2. {  
  3.     int err;  
  4.   
  5.     input_init_abs_bypass();  
  6.     /*创建一个类input_class*/  
  7.     err = class_register(&input_class);                       
  8.     if (err) {  
  9.         printk(KERN_ERR "input: unable to register input_dev class/n");  
  10.         return err;  
  11.     }  
  12.     /*在/proc下创建入口项*/  
  13.     err = input_proc_init();  
  14.     if (err)  
  15.         goto fail1;  
  16.     /*注册设备号INPUT_MAJOR的设备，记住input子系统的设备的主设备号都是13，即INPUT_MAJOR为13，并与input_fops相关联*/  
  17.     err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);       
  18.     if (err) {  
  19.         printk(KERN_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);  
  20.         goto fail2;  
  21.     }  
  22.   
  23.     return 0;  
  24.   
  25.  fail2: input_proc_exit();  
  26.  fail1: class_unregister(&input_class);  
  27.     return err;  
  28. }  
  29. subsys_initcall(input_init);  

下面来看input子系统的file_operations，这里只有一个打开函数input_open_file，这个在事件传递部分讲解。

[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. static const struct file_operations input_fops = {  
  2.     .owner = THIS_MODULE,  
  3.     .open = input_open_file,  
  4. };  
[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. static const struct file_operations input_fops = {  
  2.     .owner = THIS_MODULE,  
  3.     .open = input_open_file,  
  4. };  


下边来看input_dev设备的注册：

[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. int input_register_device(struct input_dev *dev)  
  2. {  
  3.     static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);  
  4.     struct input_handler *handler;  
  5.     const char *path;  
  6.     int error;  
  7.   
  8.     __set_bit(EV_SYN, dev->evbit);  
  9.   
  10.     /* 
  11.      * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating 
  12.      * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c. 
  13.      */  
  14.   
  15.     init_timer(&dev->timer);  
  16.     /*  
  17.      *rep主要是处理重复按键，如果没有定义dev->rep[REP_DELAY]和dev->rep[REP_PERIOD], 
  18.      *则将其赋值为默认值。dev->rep[REP_DELAY]是指第一次按下多久算一次，这里是250ms， 
  19.      *dev->rep[REP_PERIOD]指如果按键没有被抬起，每33ms算一次。 
  20.      */  
  21.     if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {  
  22.         dev->timer.data = (long) dev;  
  23.         dev->timer.function = input_repeat_key;  
  24.         dev->rep[REP_DELAY] = 250;  
  25.         dev->rep[REP_PERIOD] = 33;  
  26.     }  
  27.     /*如果dev没有定义getkeycode和setkeycode，则赋默认值。他们的作用一个是获得键的扫描码，一个是设置键的扫描码*/  
  28.     if (!dev->getkeycode)  
  29.         dev->getkeycode = input_default_getkeycode;  
  30.   
  31.     if (!dev->setkeycode)  
  32.         dev->setkeycode = input_default_setkeycode;  
  33.   
  34.     dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",  
  35.              (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);  
  36.     /*将input_dev封装的dev注册到sysfs*/  
  37.     error = device_add(&dev->dev);  
  38.     if (error)  
  39.         return error;  
  40.   
  41.     path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);  
  42.     printk(KERN_INFO "input: %s as %s/n",  
  43.         dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");  
  44.     kfree(path);  
  45.   
  46.     error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);  
  47.     if (error) {  
  48.         device_del(&dev->dev);  
  49.         return error;  
  50.     }  
  51.     /*将input_dev挂在input_dev_list上*/  
  52.     list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);  
  53.     /*匹配所有的input_handler，这个就是刚才那幅图里的一个设备对应多个handler的由来*/  
  54.     list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)  
  55.         input_attach_handler(dev, handler);  
  56.   
  57.     input_wakeup_procfs_readers();  
  58.   
  59.     mutex_unlock(&input_mutex);  
  60.   
  61.     return 0;  
  62. }  
[c-sharp]
view plaincopyprint?
  1. int input_register_device(struct input_dev *dev)  
  2. {  
  3.     static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);  
  4.     struct input_handler *handler;  
  5.     const char *path;  
  6.     int error;  
  7.   
  8.     __set_bit(EV_SYN, dev->evbit);  
  9.   
  10.     /* 
  11.      * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating 
  12.      * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c. 
  13.      */  
  14.   
  15.     init_timer(&dev->timer);  
  16.     /*  
  17.      *rep主要是处理重复按键，如果没有定义dev->rep[REP_DELAY]和dev->rep[REP_PERIOD], 
  18.      *则将其赋值为默认值。dev->rep[REP_DELAY]是指第一次按下多久算一次，这里是250ms， 
  19.      *dev->rep[REP_PERIOD]指如果按键没有被抬起，每33ms算一次。 
  20.      */  
  21.     if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {  
  22.         dev->timer.data = (long) dev;  
  23.         dev->timer.function = input_repeat_key;  
  24.         dev->rep[REP_DELAY] = 250;  
  25.         dev->rep[REP_PERIOD] = 33;  
  26.     }  
  27.     /*如果dev没有定义getkeycode和setkeycode，则赋默认值。他们的作用一个是获得键的扫描码，一个是设置键的扫描码*/  
  28.     if (!dev->getkeycode)  
  29.         dev->getkeycode = input_default_getkeycode;  
  30.   
  31.     if (!dev->setkeycode)  
  32.         dev->setkeycode = input_default_setkeycode;  
  33.   
  34.     dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",  
  35.              (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);  
  36.     /*将input_dev封装的dev注册到sysfs*/  
  37.     error = device_add(&dev->dev);  
  38.     if (error)  
  39.         return error;  
  40.   
  41.     path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);  
  42.     printk(KERN_INFO "input: %s as %s/n",  
  43.         dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");  
  44.     kfree(path);  
  45.   
  46.     error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);  
  47.     if (error) {  
  48.         device_del(&dev->dev);  
  49.         return error;  
  50.     }  
  51.     /*将input_dev挂在input_dev_list上*/  
  52.     list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);  
  53.     /*匹配所有的input_handler，这个就是刚才那幅图里的一个设备对应多个handler的由来*/  
  54.     list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)  
  55.         input_attach_handler(dev, handler);  
  56.   
  57.     input_wakeup_procfs_readers();  
  58.   
  59.     mutex_unlock(&input_mutex);  
  60.   
  61.     return 0;  
  62. }  

跟踪程序，来看看input_attach_handler的实现：

[c-sharp]
view plaincopyprint?
  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.     /*handler有一个黑名单，如果存在黑名单，并且这个id匹配就退出*/  
  6.     if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))  
  7.         return -ENODEV;  
  8.     /*匹配id，实现在下边可以看到*/  
  9.     id = input_match_device(handler->id_table, dev);  
  10.     if (!id)  
  11.         return -ENODEV;  
  12.     /*如果匹配，则调用具体的handler的connect函数*/  
  13.     error = handler->connect(handler, dev, id);  
  14.     if (error && error != -ENODEV)  
  15.         printk(KERN_ERR  
  16.             "input: failed to attach handler %s to device %s, "  
  17.             "error: %d/n",  
  18.             handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);  
  19.   
  20.     return error;  
  21. }  
[c-sharp]
view plaincopyprint?
  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.     /*handler有一个黑名单，如果存在黑名单，并且这个id匹配就退出*/  
  6.     if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))  
  7.         return -ENODEV;  
  8.     /*匹配id，实现在下边可以看到*/  
  9.     id = input_match_device(handler->id_table, dev);  
  10.     if (!id)  
  11.         return -ENODEV;  
  12.     /*如果匹配，则调用具体的handler的connect函数*/  
  13.     error = handler->connect(handler, dev, id);  
  14.     if (error && error != -ENODEV)  
  15.         printk(KERN_ERR  
  16.             "input: failed to attach handler %s to device %s, "  
  17.             "error: %d/n",  
  18.             handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);  
  19.   
  20.     return error;  
  21. }