linux输入子系统概念介绍

在此文章之前，我们讲解的都是简单的字符驱动，涉及的内容有字符驱动的框架、自动创建设备节点、linux中断、poll机制、异步通知、同步互斥、非阻塞、定时器去抖动。

上一节文章链接：http://blog.csdn.net/lwj103862095/article/details/17589311

在这一节里，我们要引入linux的分离分层的概念，linux输入子系统是一个很好的代表，在讲解如何编写input子系统的驱动之前，我们理所当然的要先好好认识一下input子系统的框架。

一、linux输入子系统的框架（摘自作者：刘洪涛,华清远见嵌入式学院讲师。）

下图是input输入子系统框架，输入子系统由输入子系统核心层(Input Core),驱动层和事件处理层（Event Handler）

三部份组成。一个输入事件，如鼠标移动，键盘按键按下，joystick的移动等等通过

input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到达用户空间传给应用程序。

二、drivers/input/input.c：

入口函数input_init > err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);

static int __init input_init(void)
{
    int err;
    ...
    /* 创建类 */
    err = class_register(&input_class);
    ...
    /* 注册一个字符驱动，主设备号为13 */
    err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);
    ...
    return 0;
}

只有一个open函数，其他read,write函数呢？

static const struct file_operations input_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = input_open_file,
};

input_open_file函数

static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)
{
    struct input_handler *handler;
    const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;
    int err;
    ...
    /* 以次设备号为下标，在input_table数组找到一项handler */
    handler = input_table[iminor(inode) >> 5];

    /* 通过handler找到一个新的fops */
    new_fops = fops_get(handler->fops);
    ...
    old_fops = file->f_op;
    /* 从此file->f_op = new_fops */
    file->f_op = new_fops;
    ...
    /* 用新的new_fops的打开函数 */
    err = new_fops->open(inode, file);
    ...
    return err;
}

input_handlerj结构体成员

struct input_handler {

    void *private;

    void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
    void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
    void (*start)(struct input_handle *handle);

    const struct file_operations *fops;
    int minor;
    const char *name;

    const struct input_device_id *id_table;
    const struct input_device_id *blacklist;

    struct list_head    h_list;
    struct list_head    node;
};

问：怎么读按键？

APP：read > ... > file->f_op->read 

问：input_table数组由谁构造？

答：input_register_handler

三、input_register_handler函数（注册input_handler）

int input_register_handler(struct input_handler *handler)
{
    struct input_dev *dev;
    ...
    INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
    ...
    /* 将handler放入input_table数组 */
    input_table[handler->minor >> 5] = handler;
    ...
    /* 将handler放入input_handler_list链表 */
    list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
    ...
    /* 对于每个input_dev，调用input_attach_handler
     * 根据input_handler的id_table判断能否支持这个input_dev
     */
    list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
        input_attach_handler(dev, handler);
    ...
}

四、input_register_device函数（注册input_dev）

int input_register_device(struct input_dev *dev)
{
    ...
    struct input_handler *handler;
    ...
    device_add(&dev->dev);
    ...
    /* 把input_dev放入input_dev_list链表 */
    list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);
    ...
    /* 对于每一个input_handler，都调用input_attach_handler
     * 根据input_handler的id_table判断能否支持这个input_dev
     */
    list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
        input_attach_handler(dev, handler);
    ...
}

五、input_attach_handler函数

static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
{
    const struct input_device_id *id;
    ...
    /* 根据input_handler的id_table判断能否支持这个input_dev */
    input_match_device(handler->id_table, dev);
    ...
    /* 若支持，则调用handler的connect函数，建立连接 */
    handler->connect(handler, dev, id);
    ...
}

小总结：

注册input_dev或input_handler时，会两两比较左边的input_dev和右边的input_handler，根据input_handler的id_table判断这个input_handler能否支持这个input_dev，如果能支持，则调用input_handler的connect函数建立"连接"。

问：如何建立连接connect？

答：举例，evdev_connect函数

static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,
             const struct input_device_id *id)
{
    struct evdev *evdev;
    ...

    /* 分配一个input_handle */
    evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
    ...
    snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);
    evdev->exist = 1;
    evdev->minor = minor;

    evdev->handle.dev = input_get_device(dev); // 指向左边的input_dev
    evdev->handle.name = evdev->name;
    evdev->handle.handler = handler; // 指向右边的input_handler
    evdev->handle.private = evdev;

    /* 设置dev结构体成员 */
    dev_set_name(&evdev->dev, evdev->name);
    evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);
    evdev->dev.class = &input_class;
    evdev->dev.parent = &dev->dev;
    evdev->dev.release = evdev_free;
    device_initialize(&evdev->dev);

    /* 注册 */
    input_register_handle(&evdev->handle);
    ...
}

input_handle结构体成员

struct input_handle {

    void *private;

    int open;
    const char *name;

    struct input_dev *dev;
    struct input_handler *handler;

    struct list_head    d_node;
    struct list_head    h_node;
};

问：input_register_handle如何注册？

int input_register_handle(struct input_handle *handle)
{
    struct input_handler *handler = handle->handler;
    struct input_dev *dev = handle->dev;
    ...

    /* 把handle->d_node添加到dev->h_list
     * 这样，就可以从dev->h_list找到handle，进而找到handler
     */
    list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
    ...

    /* 把handle->h_node添加到handler->h_list
     * 这样，就可以从handler->h_list找到handle，进而找到dev
     */
    list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list);
    ...
    return 0;
}

小总结：

怎么建立连接connect？
1. 分配一个input_handle结构体
2. 
input_handle.dev = input_dev;  // 指向左边的input_dev
input_handle.handler = input_handler;  // 指向右边的input_handler
3. 注册：
   input_handler->h_list = &input_handle;
   inpu_dev->h_list      = &input_handle;

六、怎么读按键？

答：举例,evdev_read

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;
    ...

    /* 无数据并且是非阻塞方式打开，则立刻返回 */
    if (client->head == client->tail && evdev->exist &&
        (file->f_flags & O_NONBLOCK))
        return -EAGAIN;

    /* 否则休眠 */
    retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,
        client->head != client->tail || !evdev->exist);
    ...
}

问：谁来唤醒？

搜索evdev->wait发现是evdev_event唤醒的

static void evdev_event(struct input_handle *handle,
            unsigned int type, unsigned int code, int value)
{
    struct evdev *evdev = handle->private;
    struct evdev_client *client;
    struct input_event event;
    ...
    /* 唤醒 */
    wake_up_interruptible(&evdev->wait);
}

问：evdev_event被谁调用？

答：应该是硬件相关的代码，input_dev那层调用的在设备的中断服务程序里，确定事件是什么，然后调用相应的input_handler的event处理函数。

举例，在drivers/input/keyboard/gpio_keys.c里的gpio_keys_isr函数

static irqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void *dev_id)
{
    struct gpio_button_data *bdata = dev_id;
    struct gpio_keys_button *button = bdata->button;
    ...
    /* 上报事件 */
    gpio_keys_report_event(bdata);
    return IRQ_HANDLED;
}</span>

gpio_keys_report_event函数

static void gpio_keys_report_event(struct gpio_button_data *bdata)
{
    struct gpio_keys_button *button = bdata->button;
    struct input_dev *input = bdata->input;
    unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
    int state = (gpio_get_value(button->gpio) ? 1 : 0) ^ button->active_low;

    /* 上报事件 */
    input_event(input, type, button->code, !!state);
    input_sync(input);
}</span>

问：input_event函数如何上报事件

答：

input_event-->input_handle_event-->input_pass_event
list_for_each_entry_rcu(handle, &dev->h_list, d_node)
if (handle->open)
handle->handler->event(handle,
type, code, value);

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