Linux input 子系統(tǒng)范例和基本函數(shù)解析

　　輸入子系統(tǒng)是為了將輸入設(shè)備的功能呈現(xiàn)給應(yīng)用程序。

　　它支持鼠標(biāo)、鍵盤、蜂鳴器、觸摸屏、傳感器等需要不斷上報(bào)數(shù)據(jù)的設(shè)備。

　　簡(jiǎn)單的例子

　　這個(gè)例子中的設(shè)備只有一個(gè)按鍵key，當(dāng)key按下時(shí)，將產(chǎn)生中斷，內(nèi)核檢測(cè)到中斷并對(duì)其進(jìn)行處理。

#include ?

static struct input_dev *button_dev;? ? /*輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)體*/??

/*中斷處理函數(shù)*/??

static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

{??

? ? /*向輸入子系統(tǒng)報(bào)告產(chǎn)生按鍵事件*/??

? ? input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);? ? ?

? ? /*通知接收者，一個(gè)報(bào)告發(fā)送完畢*/??

? ? input_sync(button_dev);? ? ? ? ? ? ?

? ? return IRQ_HANDLED;? //?

}??

/*加載函數(shù)*/??

static int __init button_init(void)

{??

? ? int error;??

? ? /*申請(qǐng)中斷處理函數(shù)*/ //返回0表示成功，返回-INVAL表示無效

? ? if(request_irq(BUTTON_IRQ,button_interrupt,0,"button",NULL))

? ? {??

? ? ? ? /*申請(qǐng)失敗，則打印出錯(cuò)信息*/??

? ? ? ? printk(KERN_ERR "button.c: Can't allocate irq %d\n", button_irq);??

? ? ? ? return -EBUSY;??

? ? }??

? ? /*分配一個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)體*/?

? ? //將在 sys/class/input/input-n 下面創(chuàng)建設(shè)備屬性文件

? ? button_dev = input_allocate_device();? ? ?

? ? if (!button_dev)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /*判斷分配是否成功*/??

? ? {??

? ? ? ? printk(KERN_ERR "button.c: Not enough memory\n");??

? ? ? ? error = -ENOMEM;??

? ? ? ? goto err_free_irq;??

? ? }??

? ? button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);? ? /*設(shè)置按鍵信息*/??

? ? button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);??

? ? error = input_register_device(button_dev);? /*注冊(cè)一個(gè)輸入設(shè)備*/??

? ? if (error)??

? ? {??

? ? ? ? printk(KERN_ERR "button.c: Failed to register device\n");??

? ? ? ? goto err_free_dev;??

? ? }??

? ? return 0;??

? ? err_free_dev:? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*以下是錯(cuò)誤處理*/??

? ? ? ? input_free_device(button_dev);??

? ? err_free_irq:??

? ? ? ?free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);??

? ? return error;??

}??

static void __exit button_exit(void)? ? ? ? ? ? /*卸載函數(shù)*/??

{??

? ? input_unregister_device(button_dev);? ? ? ? /*注銷按鍵設(shè)備*/??

? ? free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);? ? ?/*釋放按鍵占用的中斷線*/??

}??

module_init(button_init);??

module_exit(button_exit);?

　　從這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中可以看到。

　　在初始化函數(shù) button_init（）中注冊(cè)了一個(gè)中斷處理函數(shù)，然后調(diào)用 input_allocate_device（）函數(shù)分配了一個(gè) input_dev 結(jié)構(gòu)體，并調(diào)用 input_register_device（）對(duì)其進(jìn)行注冊(cè)。

　　在中斷處理函數(shù) button_interrupt（）中，實(shí)例將接收到的按鍵信息上報(bào)給 input 子系統(tǒng)，從而通過 input子系統(tǒng)，向用戶態(tài)程序提供按鍵輸入信息。

　　input 子系統(tǒng)的關(guān)鍵函數(shù)

　　input_allocate_device（）

　　input_register_device（）-》input_attach_handler（）-》input_match_device（）

　　input_allocate_device（）

　　這個(gè)函數(shù)在內(nèi)存中為輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)體分配一個(gè)空間，并對(duì)其主要成員進(jìn)行初始化。

　　其代碼如下
?

struct input_dev *input_allocate_device(void)??

{??

? ? struct input_dev *dev;??

? ? dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);? ? ? ? ? ? ??

? ? /*分配一個(gè)input_dev結(jié)構(gòu)體，并初始化為0*/??

? ? if (dev) {??

? ? ? ? dev->dev.type = &input_dev_type;? ? ? ? /*初始化設(shè)備的類型*/??

? ? ? ? dev->dev.class = &input_class;? ? ? ? ? /*設(shè)置為輸入設(shè)備類*/??

? ? ? ? device_initialize(&dev->dev);? ? ? ? ? ?/*初始化device結(jié)構(gòu)*/??

? ? ? ? mutex_init(&dev->mutex);? ? ? ? ? ? ? ? /*初始化互斥鎖*/??

? ? ? ? spin_lock_init(&dev->event_lock);? ? ? ?/*初始化事件自旋鎖*/??

? ? ? ? INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);? ? ? ? ? ?/*初始化鏈表*/??

? ? ? ? INIT_LIST_HEAD(&dev->node);? ? ? ? ? ? ?/*初始化鏈表*/??

? ? ? ? __module_get(THIS_MODULE);? ? ? ? ? ? ? /*模塊引用技術(shù)加1*/??

? ? }??

? ? return dev;??

---------------------?

　　其返回一個(gè)指向 input_dev 類型的指針，該結(jié)構(gòu)體是一個(gè)輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)體，包含了輸入設(shè)備的相關(guān)信息（按鍵碼、設(shè)備名、支持的事件）。

　　input_register_device（）

　　這個(gè)函數(shù)是輸入子系統(tǒng)核心（input core）提供的函數(shù)。它將input_dev 結(jié)構(gòu)體注冊(cè)到輸入子系統(tǒng)核心中（input_dev 結(jié)構(gòu)體必須由 input_allocate_device（）函數(shù)來分配的）。

　　如果函數(shù)注冊(cè)失敗，必須調(diào)用 input_free_device（）函數(shù)來釋放分配的空間。

　　如果函數(shù)注冊(cè)成功，在卸載函數(shù)中應(yīng)該調(diào)用 input_unregister_device（）函數(shù)來注銷輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)體。

　　我們看一下函數(shù)原型：
?

int input_register_device(struct input_dev *dev)??

? ? //定義一些函數(shù)中將用到的局部變量

? ? static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);??

? ? struct input_handler *handler;

? ? const char *path;

? ? int error;

? ? //設(shè)置 input_dev 所支持的事件類型，由 evbit 成員來表示。具體類型在后面歸納。

? ? __set_bit(EV_SYN, dev->evbit);??

? ? //初始化 timer 定時(shí)器，用來處理重復(fù)點(diǎn)擊按鍵。(去抖)

? ? init_timer(&dev->timer);??

? ? //如果 rep[REP_DELAY] 和 [REP_PERIOD] 沒有設(shè)值，則賦默認(rèn)值。為了去抖。

? ? if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {??

? ? ? ? dev->timer.data = (long) dev;??

? ? ? ? dev->timer.function = input_repeat_key;??

? ? ? ? dev->rep[REP_DELAY] = 250;??

? ? ? ? dev->rep[REP_PERIOD] = 33;??

? ? }??

? ? //檢查下列兩個(gè)函數(shù)是否被定義，沒有被定義則賦默認(rèn)值。

? ? if (!dev->getkeycode)??

? ? ? ? dev->getkeycode = input_default_getkeycode;? //得到指定位置鍵值

? ? if (!dev->setkeycode)??

? ? ? ? dev->setkeycode = input_default_setkeycode;? //設(shè)置指定位置鍵值

? ? //設(shè)置 input_dev 中 device 的名字為 inputN

? ? //將如 input0 input1 input2 出現(xiàn)在 sysfs 文件系統(tǒng)中

? ? dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",(unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);??

? ? //將 input->dev 包含的 device 結(jié)構(gòu)注冊(cè)到 Linux 設(shè)備模型中。

? ? //并在文件系統(tǒng)中表現(xiàn)出來

? ? error = device_add(&dev->dev);??

? ? if (error)??

? ? ? ? return error;??

? ? //打印設(shè)備的路徑并輸出調(diào)試信息

? ? path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);??

? ? printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n",??

? ? ? ? dev->name ? dev->name :?

? ? ? ? ? ? "Unspecified device" , path ? : "N/A");??

? ? kfree(path);??

? ? error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);??

? ? if (error) {??

? ? ? ?device_del(&dev->dev);??

? ? ? ?return error;??

? ? }??

? ? //將 input_dev 加入 input_dev_list 鏈表中（這個(gè)鏈表中包含有所有 input 設(shè)備）

? ? list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);??

? ? list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node);

? ? //調(diào)用 input_attatch_handler()函數(shù)匹配 handler 和 input_dev。

? ? //這個(gè)函數(shù)很重要，在后面單獨(dú)分析。

? ? input_attach_handler(dev, handler);??

? ? input_wakeup_procfs_readers();??

? ? mutex_unlock(&input_mutex);??

? ? return 0;??

給 evbit 設(shè)置的，input_dev所支持的事件類型：

#define EV_SYN? ? ? ? ? 0x00? ? /*表示設(shè)備支持所有的事件*/??

#define EV_KEY? ? ? ? ? 0x01? ? /*鍵盤或者按鍵，表示一個(gè)鍵碼*/??

#define EV_REL? ? ? ? ? 0x02? ? /*鼠標(biāo)設(shè)備，表示一個(gè)相對(duì)的光標(biāo)位置結(jié)果*/??

#define EV_ABS? ? ? ? ? 0x03? ? /*手寫板產(chǎn)生的值，其是一個(gè)絕對(duì)整數(shù)值*/??

#define EV_MSC? ? ? ? ? 0x04? ? /*其他類型*/??

#define EV_LED? ? ? ? ? 0x11? ? /*LED燈設(shè)備*/??

#define EV_SND? ? ? ? ? 0x12? ? /*蜂鳴器，輸入聲音*/??

#define EV_REP? ? ? ? ? 0x14? ? /*允許重復(fù)按鍵類型*/??

#define EV_PWR? ? ? ? ? 0x16? ? /*電源管理事件*/?

　　input_attatch_handler（）

　　這個(gè)函數(shù)用來匹配 input_dev 和 handler，匹配成功才進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

　　函數(shù)代碼如下
?

static int input_attach_handler(struct input_dev *dev,?

struct? ?input_handler *handler)??

{??

? ? // input_device_id 這個(gè)結(jié)構(gòu)體表示設(shè)備的標(biāo)識(shí)，存儲(chǔ)了設(shè)備信息。

? ? const struct input_device_id *id;? ? ? ?/*輸入設(shè)備的指針*/??

? ? int error;??

? ? //先判斷 handler 的 blacklist 有無賦值，然后判斷是否匹配

? ? //blacklist 是一個(gè) input_device_id *類型，指向了一個(gè)表，表中存放的是該驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該忽略的設(shè)備

? ? if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist,? ? ? ? dev))??

? ? ? ? return -ENODEV;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? /*** 設(shè)備和處理函數(shù)之間的匹配 ***/

? ? //匹配 handler->id_table指向的列表中的設(shè)備和 dev->id 數(shù)據(jù)

? ? id = input_match_device(handler->id_table, dev);??

? ? if (!id)??

? ? ? ? return -ENODEV;??

? ? //匹配成功則調(diào)用 handler->connect，連接 handler 和 input_dev

? ? error = handler->connect(handler, dev, id);/*連接設(shè)備和處理函數(shù)*/??

? ? 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;??

input_device_id 結(jié)構(gòu)體的定義：

struct input_device_id {

? ? kernel_ulong_t flags;? ? ? ? ? ?/*標(biāo)志信息*/??

? ? __u16 bustype;? ? ? ? ? ? ? ? ? /*總線類型*/??

? ? __u16 vendor;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*制造商ID*/??

? ? __u16 product;? ? ? ? ? ? ? ? ? /*產(chǎn)品ID*/??

? ? __u16 version;? ? ? ? ? ? ? ? ? /*版本號(hào)*/??

? ? ...??

? ? kernel_ulong_t driver_info;? ? ?/*驅(qū)動(dòng)額外的信息*/??

};?

　　input_match_device（）

　　這個(gè)函數(shù)用來將 input_dev 和 handler 進(jìn)行匹配。

　　handler-》id_table 中定義了其支持 input_dev 設(shè)備。

?

static const struct input_device_id *input_match_device(const struct??

? ? input_device_id *id,struct input_dev *dev)??

{??

? ? int i;??

? ? //匹配 id 和 dev->id 中的信息

? ? for (; id->flags || id->driver_info; id++) {??

? ? ? ? if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS)??

? ? ? ? ? ? if (id->bustype != dev->id.bustype)? //總線類型

? ? ? ? ? ? ? ? continue;??

? ? ? ? if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR)??

? ? ? ? ? ? if (id->vendor != dev->id.vendor)? //廠商信息

? ? ? ? ? ? ? ? continue;??

? ? ? ? if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT)??

? ? ? ? ? ? if (id->product != dev->id.product)? //匹配設(shè)備號(hào)

? ? ? ? ? ? ? ?continue;??

? ? ? ? if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VERSION)??

? ? ? ? ? ? if (id->version != dev->id.version)? //匹配版本號(hào)

? ? ? ? ? ? ? ?continue;??

? ? ? ? MATCH_BIT(evbit,? EV_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(keybit, KEY_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(relbit, REL_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(absbit, ABS_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(mscbit, MSC_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(ledbit, LED_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(sndbit, SND_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(ffbit,? FF_MAX);??

? ? ? ? MATCH_BIT(swbit,? SW_MAX);??

? ? ? ? return id;??

? ? }??

? ? return NULL;??

在上面，只有 flags 中的信息匹配成功，或者 flags 沒有定義才會(huì)調(diào)用下面。

#define MATCH_BIT(bit, max) \??

? ? ? ? for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(max); i++) \??

? ? ? ? ? ? if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) \??

? ? ? ? ? ? ? ? break; \??

? ? ? ? if (i != BITS_TO_LONGS(max)) \??

? ? ? ? ? ? continue;?

　　從宏定義中可以看到，

　　只有當(dāng) input device和input handler 的 ID 成員在 evbit、keybit、… swbit 項(xiàng)相同才會(huì)匹配成功。而且匹配的順序是從evbit、keybit到swbit。只要有一項(xiàng)不同，就會(huì)循環(huán)到ID中的下一項(xiàng)進(jìn)行比較。

　　總結(jié)

　　在 input 的分配和注冊(cè)中，我們分析了四個(gè)函數(shù)。

　　1. input_allocate_device 在內(nèi)存中為輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)體分配空間并進(jìn)行初始化。

　　2. input_register_device（）-》input_attach_handler（）-》input_match_device（）

　　input_register_device

　　將input_dev 結(jié)構(gòu)體注冊(cè)到輸入子系統(tǒng)核心中。主要操作是初始化 input_dev 并將其 device_add 進(jìn) Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型中（在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建 inputN 等文件）；打印其路徑；調(diào)用 input_attach_handler 匹配 handler 和 input_dev。

　　input_attach_handler

　　匹配 handler 和 input_dev。主要操作是，判斷 dev 在不在 devices 的黑名單中，不在就調(diào)用 input_match_device 進(jìn)行匹配，成功就調(diào)用 handler-》connect 連接設(shè)備和處理函數(shù)。

　　input_match_device

　　真正的將 input_dev 和 handler 進(jìn)行匹配。主要操作是匹配 id 和 dev-》id 中的信息。包括 bustype、vendor、product、version 等；再匹配 evbit 事件類型、keybit 按鍵類型等。

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