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   
6.   
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)];  
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; //最近一次的按鍵值   
26.     struct timer_list timer;  
27.   
28.     int sync;  
29.   
30.     int abs[ABS_MAX + 1];  
31.     int rep[REP_MAX + 1];  
32.   
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   
37.   
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];  
42.   
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);  
48.   
49.     struct input_handle *grab;//當前占有該設備的input_handle   
50.   
51.     spinlock_t event_lock;  
52.     struct mutex mutex;  
53.   
54.     unsigned int users;//打開該設備的用戶數量(input handlers)   
55.     int going_away;  
56.   
57.     struct device dev;  
58.   
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 {  
2.   
3.     void *private;  
4.   
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);  
12.   
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;  
16.   
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   
19.   
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 {  
2.   
3.     void *private;  
4.   
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;  
7.   
8.     struct input_dev *dev;//指向所屬的device   
9.     struct input_handler *handler;//指向所屬的handler   
10.   
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。