INPUT 子系统经典文章

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。

它们之间的关系也如下图所表示：

input_dev，input_handler，input_handle 是 input子系统的3个基本的数据结构。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。

总结来说，输入子系统分上下两层。最上层是核心层input.c，里面有

register_chrdev。这个注册的字符设备的fops里面只有一个open函数。该open

函数根据打开的设备节点的次设备号，找到一个input_handler。把打开的文件的里面的fop指向这个handler里面的fops,并且打开这个handler里面的open函数。以后要读写的时候就调用这个handler里面的读写函数，如下代码片段1。

    input_handler通过input_register_handler向核心层注册一个input_handler

结构体，并且在input_table数组第i个值指向这个注册的input_handler（“i”是根据handler里面的次设备号向右移5位算出的值）。这个input_table[i]就可在上诉open函数里根据打开的设备节点的次设备号找到相应input_handler。

    input_dev通过input_register_device向核心层注册一个input_dev结构体。

    当注册一个input_dev设备或者注册一个input_handler时，input_dev与

input_handler会通过调用input_attach_handler函数搜索是否有合适的input_handler或者input_dev与之匹配。如果存在inputh_handler与注册的input_dev匹配或者存在input_dev与注册的inputh_handler匹配，则会调用input_handler里的connect函数。匹配的依据就是input_handler中的id_table与input_dev中的id里的信息是否相同。

    connect函数会建立一个input_handle结构体，这个结构体里面的handler指向匹配的input_handler，dev指向input_dev。并且这个input_handle会被放到input_handler和input_dev的h_list链表里面来。以后就可以从input_dev里面的h_list找到handle,再从handle里面的handler找到input_handler。反之亦然。   

    对于输入设备，我们知道一般需要读取其数据，那么经过上述的一些列动作后又是如何读取到数据的呢？如果没有数据可读并且是NONBLOCK的话，就立刻返回。如果是没有数据可读但是BLOCK的话，就进入睡眠。既然有睡眠，那何时被唤醒呢？在evdev_read函数中唤醒read函数。evdev_event是input_handler中的成员，当有数据可读(如触摸屏被按下，按键被按下)时，event函数会被调用。而event

函数是怎么被调用到的？这就得看设备层了，设备层的驱动做了如下工作：

    <1>在中断函数中确定判断发生了什么事件，并且相应的值是多少；

    <2>通过input_event()函数上报事件；

    <3>通过input_sync()函数表明上报结束。

    分析input_event函数我们就可以知道input_handler中的event

函数是如何被调用到的了。

    在input_event中，调用了input_handle_event函数，在input_handle_event

函数中调用了input_pass_event函数。 在input_pass_event函数中，将input_handle从input_dev的h_list中一个个拿出来。如果找到一个input_handle被打开，则input_handle->input_handler即为input_dev所匹配的handler。

1. //代码片段1
2. static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)
   
3. {
   
4.     struct input_handler *handler;
   
5.     const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
   
6.     int err;
   
7. 
   
8.     err = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
   
9.     if (err)
   
10.         return err;
    
11. 
    
12.     /* No load-on-demand here? */
    
13.     //1.根据打开的设备节点的次设备号找到一个input_handler。
14.     handler = input_table[iminor(inode) >> 5];
    
15.     if (handler)
    
16.         new_fops = fops_get(handler->fops);
    
17. 
    
18.     mutex_unlock(&input_mutex);
    
19. 
    
20.     /*
    
21.      * That's _really_ odd. Usually NULL ->open means "nothing special",
    
22.      * not "no device". Oh, well...
    
23.      */
    
24.     if (!new_fops || !new_fops->open) {
    
25.         fops_put(new_fops);
    
26.         err = -ENODEV;
    
27.         goto out;
    
28.     }
    
29. 
    
30.     old_fops = file->f_op;
    
31.     //2.打开的文件的fops指向这个handler里面的fops。
32.     file->f_op = new_fops;

      

     //3.打开handler里面的open函数。

1.     err = new_fops->open(inode, file);
   
2.     if (err) {
   
3.         fops_put(file->f_op);
   
4.         file->f_op = fops_get(old_fops);
   
5.     }
   
6.     fops_put(old_fops);
   
7. out:
   
8.     return err;
   
9. }
   

  //没有read函数

1. static const struct file_operations input_fops = {
   
2.     .owner = THIS_MODULE,
   
3.     .open = input_open_file,
   
4.     .llseek = noop_llseek,
   
5. };

怎么写符合输入子系统框架的驱动程序？

1. 分配一个input_dev结构体

2. 设置

3. 注册

4. 硬件相关的代码，比如在中断服务程序里上报事件

以下是基于友善之比Tiny6410开发板，Linux2.6.38内核的驱动版本。

2. 
   
3. /* 参考drivers\input\keyboard\gpio_keys.c */
4. 
   
5. #include <linux/module.h>
6. #include <linux/version.h>
7. 
   
8. #include <linux/init.h>
9. #include <linux/fs.h>
10. #include <linux/interrupt.h>
11. #include <linux/irq.h>
12. #include <linux/sched.h>
13. #include <linux/pm.h>
14. #include <linux/sysctl.h>
15. #include <linux/proc_fs.h>
16. #include <linux/delay.h>
17. #include <linux/platform_device.h>
18. #include <linux/input.h>
19. #include <linux/irq.h>
20. 
    
21. #include <asm/gpio.h>
22. #include <asm/io.h>
23. 
    
24. #include <mach/map.h>
25. #include <mach/regs-clock.h>
26. #include <mach/regs-gpio.h>
27. #include <mach/gpio-bank-n.h>
28. #include <plat/gpio-cfg.h>
29. 
    
30. #define DEBUG 0
31. 
    
32. struct pin_desc{
33. int irq;
34. char *name;
35. unsigned int pin_num;
36. unsigned int key_val;
37. };
38. 
    
39. struct pin_desc pins_desc[4] = {
40. {IRQ_EINT(0),  "S1", 0,  KEY_L},
41. {IRQ_EINT(1),  "S2", 1,  KEY_S},
42. {IRQ_EINT(2),  "S3", 2,  KEY_ENTER},
43. {IRQ_EINT(3),  "S4", 3,  KEY_LEFTSHIFT},
44. };
45. 
    
46. static struct input_dev *buttons_dev;
47. static struct pin_desc *irq_pd;
48. static struct timer_list buttons_timer;
49. 
    
50. static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
51. {
52. /* 10ms后启动定时器 */
53. irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;
54. mod_timer(&buttons_timer, jiffies + HZ/100);
55. 
    
56. #if DEBUG
57. printk("In the irq function!\n");
58. #endif
59. 
    
60. return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
61. }
62. 
    
63. static void buttons_timer_function(unsigned long data)
64. {
65. struct pin_desc * pindesc = irq_pd;
66. unsigned int pinval;
67. 
    
68. if (!pindesc)
69. return;
71. pinval = (~readl(S3C64XX_GPNDAT)) & (1 << pindesc->pin_num);
72. 
    
73. #if DEBUG
74. printk("In the timer function! pinval = %x\n", pinval);
75. #endif
76. 
    
77. if (pinval)
78. {
79. /* 松开 : 最后一个参数: 0-松开, 1-按下 */
80. input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 1);
81. input_sync(buttons_dev);
82. }
83. else
84. {
85. /* 按下 */
86. input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 0);
87. input_sync(buttons_dev);
88. }
89. }
90. 
    
91. static int buttons_init(void)
92. {
93. int i;
95. /* 1. 分配一个input_dev结构体 */
96. buttons_dev = input_allocate_device();
98. /* 2. 设置 */ /* 2.1 能产生哪类事件 */ set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
99. set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
100. set_bit(EV_REP, buttons_dev->evbit);
102. /* 2.2 能产生这类操作里的哪些事件: L,S,ENTER,LEFTSHIT */
103. set_bit(KEY_L, buttons_dev->keybit);
104. set_bit(KEY_S, buttons_dev->keybit);
105. set_bit(KEY_ENTER, buttons_dev->keybit);
106. set_bit(KEY_LEFTSHIFT, buttons_dev->keybit);
107. 
     
108. /* 3. 注册 */
109. input_register_device(buttons_dev);
111. /* 4. 硬件相关的操作 */
112. init_timer(&buttons_timer);
113. buttons_timer.function = buttons_timer_function;
114. add_timer(&buttons_timer);
116. for (i = 0; i < 4; i++)
117. {
118. request_irq(pins_desc[i].irq, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, pins_desc[i].name, &pins_desc[i]);
119. }
121. return 0;
122. }
123. 
     
124. static void buttons_exit(void)
125. {
126. int i;
127. for (i = 0; i < 4; i++)
128. {
129. free_irq(pins_desc[i].irq, &pins_desc[i]);
130. }
131. 
     
132. del_timer(&buttons_timer);
133. input_unregister_device(buttons_dev);
134. input_free_device(buttons_dev);
135. }
136. 
     
137. module_init(buttons_init);
138. module_exit(buttons_exit);
139. 
     
140. MODULE_LICENSE("GPL");