本節(jié)從整體上講解了輸入子系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)。有助于讀者從整體上認(rèn)識(shí)linux的輸入子系統(tǒng)。在陷入代碼分析的過程中，通過本節(jié)的知識(shí)能夠找準(zhǔn)方向，明白原理。

本節(jié)重點(diǎn)：

輸入子系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)

各層對應(yīng)內(nèi)核中的文件位置

輸入子系統(tǒng)的事件處理機(jī)制

輸入子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層基本操作流程

輸入子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)層常用函數(shù)

本節(jié)難點(diǎn)：

輸入子系統(tǒng)的事件處理機(jī)制

輸入子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)工作流程

1??? 初識(shí)linux輸入子系統(tǒng)

linux輸入子系統(tǒng)（linux input subsystem）從上到下由三層實(shí)現(xiàn)，分別為：輸入子系統(tǒng)事件處理層（EventHandler）、輸入子系統(tǒng)核心層（InputCore）和輸入子系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。

對于輸入子系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層而言，主要實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的讀寫訪問，中斷設(shè)置，并把硬件產(chǎn)生的事件轉(zhuǎn)換為核心層定義的規(guī)范提交給事件處理層。

對于核心層而言，為設(shè)備驅(qū)動(dòng)層提供了規(guī)范和接口。設(shè)備驅(qū)動(dòng)層只要關(guān)心如何驅(qū)動(dòng)硬件并獲得硬件數(shù)據(jù)（例如按下的按鍵數(shù)據(jù)），然后調(diào)用核心層提供的接口，核心層會(huì)自動(dòng)把數(shù)據(jù)提交給事件處理層。

對于事件處理層而言，則是用戶編程的接口（設(shè)備節(jié)點(diǎn)），并處理驅(qū)動(dòng)層提交的數(shù)據(jù)處理。

對于linux輸入子系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

圖1? linux輸入子系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

由上圖所展現(xiàn)的內(nèi)容就是linux輸入子系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。

/dev/input目錄下顯示的是已經(jīng)注冊在內(nèi)核中的設(shè)備編程接口，用戶通過open這些設(shè)備文件來打開不同的輸入設(shè)備進(jìn)行硬件操作。

事件處理層為不同硬件類型提供了用戶訪問及處理接口。例如當(dāng)我們打開設(shè)備/dev/input/mice時(shí)，會(huì)調(diào)用到事件處理層的Mouse Handler來處理輸入事件，這也使得設(shè)備驅(qū)動(dòng)層無需關(guān)心設(shè)備文件的操作，因?yàn)镸ouse Handler已經(jīng)有了對應(yīng)事件處理的方法。

輸入子系統(tǒng)由內(nèi)核代碼drivers/input/input.c構(gòu)成，它的存在屏蔽了用戶到設(shè)備驅(qū)動(dòng)的交互細(xì)節(jié)，為設(shè)備驅(qū)動(dòng)層和事件處理層提供了相互通信的統(tǒng)一界面。

下圖2簡單描述了linux輸入子系統(tǒng)的事件處理機(jī)制：

圖2? linux輸入子系統(tǒng)事件處理機(jī)制

由上圖可知輸入子系統(tǒng)核心層提供的支持以及如何上報(bào)事件到input event drivers。

作為輸入設(shè)備的驅(qū)動(dòng)開發(fā)者，需要做以下幾步：

????????????在驅(qū)動(dòng)加載模塊中，設(shè)置你的input設(shè)備支持的事件類型，類型參見表1設(shè)置

????????????注冊中斷處理函數(shù)，例如鍵盤設(shè)備需要編寫按鍵的抬起、放下，觸摸屏設(shè)備需要編寫按下、抬起、絕對移動(dòng)，鼠標(biāo)設(shè)備需要編寫單擊、抬起、相對移動(dòng)，并且需要在必要的時(shí)候提交硬件數(shù)據(jù)（鍵值/坐標(biāo)/狀態(tài)等等）

????????????將輸入設(shè)備注冊到輸入子系統(tǒng)中

表1? Linux輸入子系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)類型

EV_SYN???? 0x00????同步事件

EV_KEY???? 0x01????按鍵事件

EV_REL???? 0x02????相對坐標(biāo)(如：鼠標(biāo)移動(dòng)，報(bào)告相對最后一次位置的偏移)

EV_ABS???? 0x03????絕對坐標(biāo)(如：觸摸屏或操作桿，報(bào)告絕對的坐標(biāo)位置)

EV_MSC???? 0x04????其它

EV_SW????? 0x05????開關(guān)

EV_LED???? 0x11????按鍵/設(shè)備燈

EV_SND???? 0x12????聲音/警報(bào)

EV_REP???? 0x14????重復(fù)

EV_FF????? 0x15????力反饋

EV_PWR??? 0x16????電源

EV_FF_STATUS??? 0x17???力反饋狀態(tài)

EV_MAX??? 0x1f????事件類型最大個(gè)數(shù)和提供位掩碼支持

由表1可知，設(shè)備所能表示的事件種類，一個(gè)設(shè)備可以選擇一個(gè)或多個(gè)事件類型上報(bào)給輸入子系統(tǒng)。

Linux輸入子系統(tǒng)提供了設(shè)備驅(qū)動(dòng)層上報(bào)輸入事件的函數(shù)，在include/linux/input.h中：

voidinput_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value); ???? //上報(bào)按鍵事件

voidinput_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value); ????? //上報(bào)相對坐標(biāo)事件

voidinput_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);????????????? //上報(bào)絕對坐標(biāo)事件

……

當(dāng)提交輸入設(shè)備產(chǎn)生的輸入事件之后，需要調(diào)用下面的函數(shù)來通知輸入子系統(tǒng)，以處理設(shè)備產(chǎn)生的完整事件：

[cpp]?view plaincopy

void?input_sync(struct?input_dev?*dev);??

2??? 輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)的簡單案例

在Linux內(nèi)核文檔的documentation/input下，有一個(gè)input-programming.txt文件，講解了編寫輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的核心步驟。

提供的案例代碼描述了一個(gè)button設(shè)備，產(chǎn)生的事件通過BUTTON_PORT引腳獲取，當(dāng)有按下/釋放發(fā)生時(shí)，BUTTON_IRQ被觸發(fā)，以下是驅(qū)動(dòng)的源代碼：

[cpp]?view plaincopy

#include???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

#include???

#include???

#include???

#include???

static?struct?input_dev?*button_dev;??

static?void?button_interrupt(int?irq,?void*dummy,?struct?pt_regs?*fp)??

{??

input_report_key(button_dev,?BTN_1,?inb(BUTTON_PORT)?&?1);??

input_sync(button_dev);??

}????????

static?int?__init?button_init(void)??

{??

int?error;??

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

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

return?-EBUSY;??

}????????

button_dev?=?input_allocate_device();??

if?(!button_dev)?{??

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

error?=?-ENOMEM;??

goto?err_free_irq;??

}??

button_dev->evbit[0]?=?BIT(EV_KEY);??

button_dev->keybit[LONG(BTN_0)]?=?BIT(BTN_0);??

error?=?input_register_device(button_dev);??

if?(error)?{??

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

goto?err_free_dev;??

}??

return?0;??

err_free_dev:??

input_free_device(button_dev);??

err_free_irq:??

free_irq(BUTTON_IRQ,?button_interrupt);??

return?error;??

}??

static?void?__exit?button_exit(void)??

{??

input_unregister_device(button_dev);??

free_irq(BUTTON_IRQ,?button_interrupt);??

}??

module_init(button_init);??

module_exit(button_exit);??

編寫基于輸入子系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要包含，因?yàn)樗溯斎胱酉到y(tǒng)的接口和所有的宏定義，這些內(nèi)容在編寫輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)需要用到。

button_init函數(shù)說明：

當(dāng)模塊加載（insmod）或內(nèi)核引導(dǎo)過程中，button_init函數(shù)會(huì)被調(diào)用。首先做的工作是獲取能夠正確控制硬件設(shè)備的硬件資源（例如內(nèi)存、IO內(nèi)存、中斷和DMA），在代碼中BUTTON_IRQ作為BUTTON設(shè)備的中斷資源，通過request_irq（）函數(shù)被申請注冊。當(dāng)有按鍵按下/釋放時(shí)，調(diào)用button_interrupt（）中斷處理函數(shù)獲取按鍵值BUTTON_PORT（BUTTON設(shè)備的I/O資源）。

那么輸入子系統(tǒng)怎么能夠知道這個(gè)設(shè)備為輸入設(shè)備呢？通過第8行為設(shè)備定義一個(gè)用于描述一個(gè)輸入設(shè)備對象。

[cpp]?view plaincopy

static?struct?input_dev?*button_dev;??

定義了button_dev之后，如何通知輸入子系統(tǒng)有新的輸入設(shè)備了呢？或者說如何把一個(gè)新的輸入設(shè)備加入到輸入子系統(tǒng)中呢？可以通過輸入子系統(tǒng)核心層input.c中提供的函數(shù)分配一個(gè)輸入設(shè)備，在代碼的第25行。

[cpp]?view plaincopy

button_dev=?input_allocate_device();??

有了輸入設(shè)備的描述，當(dāng)事件產(chǎn)生時(shí)，輸入子系統(tǒng)怎么能夠知道設(shè)備產(chǎn)生的事件類型呢？通過32和33行的代碼。

[cpp]?view plaincopy

button_dev->evbit[0]=?BIT(EV_KEY);??

button_dev->keybit[LONG(BTN_0)]=?BIT(BTN_0);??

其中evbit和keybit成員分別代表設(shè)備產(chǎn)生的事件類型和上報(bào)的按鍵值。其中輸入子系統(tǒng)的一些位操作NBITS、BIT、LONG經(jīng)常被用到：

[cpp]?view plaincopy

#defineNBITS(x)?(((x)/BITS_PER_LONG)+1)?????????????????//通過位x獲取數(shù)組的長度??

#defineBIT(x)???????(1UL<<((x)%BITS_PER_LONG))???????//返回位x在數(shù)組中的位域??

#defineLONG(x)?((x)/BITS_PER_LONG)????????????????????????//返回位x的索引??

以上的工作做完之后，即可注冊為輸入設(shè)備了，代碼的35行。

[cpp]?view plaincopy

input_register_device(button_dev);??

這個(gè)函數(shù)把button_dev輸入設(shè)備掛入輸入設(shè)備鏈表中，并且通知事件處理層調(diào)用connect函數(shù)完成設(shè)備和事件處理的綁定，當(dāng)用戶打開設(shè)備時(shí)，便能夠調(diào)用到相應(yīng)的事件處理接口獲得硬件上報(bào)的數(shù)據(jù)了。input_register_device（）函數(shù)是會(huì)睡眠的函數(shù)，因此不能夠在中斷上下文和持有自旋鎖的代碼中調(diào)用。

當(dāng)我們把上面的工作做完之后，設(shè)備驅(qū)動(dòng)中唯一值得關(guān)注的就是button_interrupt（）中斷處理函數(shù)了。當(dāng)按鍵動(dòng)作發(fā)生，button_interrupt（）函數(shù)被調(diào)用，完成事件的上報(bào)由其中的兩條語句完成。

[cpp]?view plaincopy

input_report_key(button_dev,?BTN_1,?inb(BUTTON_PORT)?&?1);??

input_sync(button_dev);??

其中input_report_key上報(bào)了這是一個(gè)按鍵事件，且它的值為inb(BUTTON_PORT) & 1，由于案例代碼只產(chǎn)生一個(gè)按鍵的值，因此input_sync（）在這里不起關(guān)鍵作用。但如果是一個(gè)觸摸屏，即有x坐標(biāo)和y坐標(biāo)，則需要通過input_sync（）函數(shù)把x和y坐標(biāo)完整地傳遞給輸入子系統(tǒng)。

?