概述
简述
输入子系统是为支持输入设备而开发的，能让Linux内核处理各种不同类型的输入设备，比如触摸屏、鼠标、键盘等，而且也支持蜂鸣器、LED等输出设备。输入子系统的作用是为上层提供统一的抽象层，为驱动层程序的实现提供统一的接口，起到承上启下的作用。基本框架如下：
输入子系统框架
以evdev.c为例画一个简单的输入字系统框架
由上述框图可以看出 ，输入子系统由Input Device层（驱动设备层）、Input Core层（核心层）、Input Handler层（事件处理层）三部分组成。
- Input Device层：面向于硬件的驱动程序，负责对硬件设备的读写访问，并通过中断的方式向上层上报事件；该层重要的数据结构为struct input_dev，上报事件所用的接口input_event()。
- Input Core层：承上启下，为驱动层提供统一的接口，接收驱动层上报的输入事件，将事件转发给Input Handler层进行处理；重要的数据成员为input_handler_list、input_dev_list两个链表，重要的数据结构为struct input_handle。
- Input Handler层：处理驱动层提交的数据；为用户空间提供接口；重要的数据结构为struct input_handler 、struct evdev(以evdev.c为例，若是mousedev.c 则是struct mousedev 以此类推)。
输入子系统框架分析
输入子系统是所有输入IO设备的中间层，为上层提供了统一的界面，比如在终端系统中，我们不用管有多少个键盘，多少个鼠标，只需要去输入子系统中去取对应的事件就可以了。
接下来我们从代码的角度出发去分析Input Device层（驱动设备层）、Input Core层（核心层）、Input Handler层（事件处理层）。
- Input Device层（驱动设备层）
- 纯硬件操作层，调用不同的硬件接口去读写硬件，比如（gpio_get_value();
gpio_set_value();）。以中断的方式调用input_event()接口上报事件与传递数据。 - 在硬件相关层，input_dev结构体表示一个输入设备， 对于每种不同的具体硬件操作，都有不同的input_dev结构体与之对应。
- 重点：input_dev结构体里面有一个h_list，指向input_handle。
2. Input Core层（核心层）
- 提供主设备号，主设备号为13。
- 提供input_register_device跟input_register_handler函数分别用于注册input_dev跟input_handler。
- 提供input_register_handle函数用于注册一个事件处理input_handle，代表一个成功配对的input_dev和input_handler，input_handle结构体里存放着配对成功的input_dev与input_handler。
3. Input Handler层（事件处理层）
- 该层是纯软件层，不涉及硬件的操作，用于不同设备的事件处理（比如触摸屏、按键等）。
- 对于不同的设备事件处理，都有一个input_handler结构体与之对应。
- 重点：input_handler结构体里面有一个h_list，指向input_handle。
重要的数据结构
-
input_dev结构体
struct input_dev {
const char *name; //提供给用户的输入设备的名称
const char *phys; //提供给编程者的设备节点的名称
const char *uniq; //指定唯一的ID号，就像MAC地址一样
struct input_id id; //输入设备标识ID，用于和事件处理层进行匹配
unsigned long evbit[NBITS(EV_MAX)]; // 记录设备支持的事件类型
unsigned long keybit[NBITS(KEY_MAX)]; // 记录设备支持的按键类型
unsigned long relbit[NBITS(REL_MAX)]; // 表示能产生哪些相对位移事件, x,y,滚轮
unsigned long absbit[NBITS(ABS_MAX)]; // 表示能产生哪些绝对位移事件, x,y
unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];
unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];
unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
...
struct list_head h_list; //input_handle链表 input_handle里面有支持该设备的
input_handler
struct list_head node;
...
};-
input_handler结构体
struct input_handler {
void *private;
void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value); //如果没有events,则使用event一个一个处理
void (*events)(struct input_handle *handle,
const struct input_value *vals, unsigned int count);//如果没被过滤，优先调用
//events接口处理多个事件
bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value); //硬件产生数据时优先调用filter函数过滤
bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev);//用来匹配是否支持
//注册的input_dev
int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id); //若input_handler与input_dev匹配，则调用该接口将两者建立联系
void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
void (*start)(struct input_handle *handle); //建立联系后start
bool legacy_minors; //connet函数根据该参数来决定是否使用minor创建设备节点
int minor;
const char *name;
const struct input_device_id *id_table; //用于判断能否支持注册的input_dev
struct list_head h_list; //input_handle链表 input_handle里面有支持该设备的input_dev
struct list_head node;
};-
input_handle结构体
struct input_handle {
void *private;
int open;
const char *name;
struct input_dev *dev; //与input_handler匹配成功的input_dev
struct input_handler *handler; //与input_dev匹配成功的input_handler
struct list_head d_node; //存放input_dev_list链表
struct list_head h_node; //存放input_handler_list链表
};重点：两条链表一个结构
-
对于handler和device，分别用链表input_handler_list和input_device_list进行维护，
当handler或者device增加或减少的时候，分别往这两链表增加或删除节点，这两条都是全局链表。 -
input_handle 结构体代表一个成功配对的input_dev和input_handler。input_hande 没有一个全局的链表，它注册的时候将自己分别挂在了input_device_list和 input_handler_list的h_list上了；同时，input_handle的成员
.*dev，关联到input_dev结构，.*handler关联到input_handler结构 。从此，建立好了三者的铁三角关系，通过任何一方，都可以找到彼此。
注册输入设备的流程
- 注册input_dev：input_register_device
- 把input_dev放入input.c的input_dev_list链表
- 对于input.c的input_handler_list链表中的每一个input_handler，一一比较
- 如果匹配则调用input_handler.connect
- 判断input_dev和input_handler是否匹配
- input_handler中有一个id_table，表示它支持哪类设备
- input_handler有一个match函数，可以用来进行复杂的判断
- 如果有match函数：input_dev先跟id_table比较，成功后再用match函数再次判断
- 如果没有match函数：input_dev跟id_table比较即可
- 匹配后建立调用input_handler里的connect函数建立联系
- 创建一个input_handle，把input_dev, input_handler放在里面
类似： evdev->handle.dev = input_get_device(dev); evdev->handle.handler = handler; error = input_register_handle(&evdev->handle); - 调用input_register_handle函数注册input_handle
- 注册函数里将input_handle放入input_dev和input_handler结构体的h_list链表中
/* * Filters go to the head of the list, normal handlers * to the tail. */ if (handler->filter) list_add_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list); else list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list); /* * Since we are supposed to be called from ->connect() * which is mutually exclusive with ->disconnect() * we can't be racing with input_unregister_handle() * and so separate lock is not needed here. */ list_add_tail_rcu(&handle->h_node, &handler->h_list); - 注册字符设备驱动程序
cdev_init(&evdev->cdev, &evdev_fops); error = cdev_device_add(&evdev->cdev, &evdev->dev);
应用层读取输入设备数据流程
- 应用层调用open函数打开输入设备，在input_handler层会创建一个evdev_client，表示一个"客户"。
- 应用层调用read/poll读取、等待数据。
static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos) { struct evdev_client *client = file->private_data; struct evdev *evdev = client->evdev; struct input_event event; size_t read = 0; int error; if (count != 0 && count < input_event_size()) return -EINVAL; for (;;) { if (!evdev->exist || client->revoked) return -ENODEV; /*如果client的环形缓冲区中没有数据并且是非阻塞的，那么返回-EAGAIN，也就是try again*/ if (client->packet_head == client->tail && (file->f_flags & O_NONBLOCK)) return -EAGAIN; /* * count == 0 is special - no IO is done but we check * for error conditions (see above). */ if (count == 0) break; /*调用evdev_fetch_next_event，如果获得了数据则取出来*/ while (read + input_event_size() <= count && evdev_fetch_next_event(client, &event)) { /*input_event_to_user调用copy_to_user传入用户程序中，这样读取完成*/ if (input_event_to_user(buffer + read, &event)) return -EFAULT; read += input_event_size(); } if (read) break; /*如果没有数据，并且是阻塞的，则在等待队列上等待*/ if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) { error = wait_event_interruptible(evdev->wait, client->packet_head != client->tail || !evdev->exist || client->revoked); if (error) return error; } } return read; }当没有数据时休眠，wait_event_interruptible()，等待唤醒。
唤醒流程
- 用户点击、操作输入设备，产生中断
- 在中断服务程序里 从硬件读取到数据，使用以下函数上报数据
void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value); static inline void input_sync(struct input_dev *dev); // 实质也是 input_event - 在input_event函数里：
从dev->h_list中取出input_handle，从input_handle取出input_handler
优先调用input_handler->filter来处理
如果没有input_handler->filter或者没处理成功
· 调用input_handler->events
· 没有input_handler->events的话，调用input_handler->event
· 最终调用wake_up_interruptible() 唤醒应用层
input_event( )函数里调用流程：input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value) ---> input_handle_event ---> input_pass_values ---> input_to_handler ---> if (handler->filter) handler->filter() ;return 0 ---> if (handler->events) handler->events; else if (handler->event) handler->event ---> evdev_pass_values ---> wake_up_interruptible
最后
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