linux input framework(1) -- 框架概述

• 了解linux input framework

1.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。

• 输入子系统设备驱动层，主要实现对硬件设备的读写访问，中断设置，并把硬件产生的事件转换为核心层定义的规范提交给事件处理层。

• 核心层，为设备驱动层提供了规范和接口。设备驱动层只要关心如何驱动硬件并获得硬件数据（例如按下的按键数据），然后调用核心层提供的接口，核心层会自动把数据提交给事件处理层。

• 事件处理层，则是用户编程的接口（设备节点），并处理驱动层提交的数据处理。

• /dev/input目录下显示的是已经注册在内核中的设备编程接口，用户通过open这些设备文件来打开不同的输入设备进行硬件操作。

• 事件处理层为不同硬件类型提供了用户访问及处理接口。例如当我们打开设备/dev/input/mice时，会调用到事件处理层的Mouse Handler来处理输入事件，这也使得设备驱动层无需关心设备文件的操作，因为Mouse Handler已经有了对应事件处理的方法。

• 输入子系统由内核代码drivers/input/input.c构成，它的存在屏蔽了用户到设备驱动的交互细节，为设备驱动层和事件处理层提供了相互通信的统一界面。

2.linux input 事件处理框架
2.1.分配、注册、注销input设备

struct input_dev *input_allocate_device(void)
int input_register_device(struct input_dev *dev)
void input_unregister_device(struct input_dev *dev)

2.2.设置input设备支持的事件类型、事件码、事件值的范围、input_id等信息

usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);//设置bustype、vendo、product等
input_dev->evbit[0] = BIT(EV_KEY) | BIT(EV_LED) | BIT(EV_REP);//支持的事件类型
input_dev->ledbit[0] = BIT(LED_NUML) | BIT(LED_CAPSL) | BIT(LED_SCROLLL) | BIT(LED_COMPOSE) | BIT(LED_KANA);// EV_LED事件支持的事件码
for (i = 0; i < 255; i++)
     set_bit(usb_kbd_keycode[i], input_dev->keybit); //EV_KEY事件支持的事件码

include/linux/input.h定义支持的类型：

#	Event code	Specifies
0x00	EV_SYN	Separate/synchronize other events (e.g. SYN_REPORT/SYN_MT_REPORT), or report events lost (SYN_DROPPED)
0x01	EV_KEY	Key press (KEY_*) or touch (BTN_TOUCH)
0x02	EV_REL	Relative changes to a property. Changes relayed through REL_[XYZ] values.
0x03	EV_ABS	Absolute coordinates for an event. Values are usually ABS_[XYZ], or ABS_MT for multi-touch
0x04	EV_MSC	Miscellaneous codes
0x05	EV_SW	Binary switches. E.g. SW_JACK_PHYSICAL_INSERT for headphone insertion
0x11	EV_LED	Used for device LEDs, if any
0x12	EV_SND	Used for sound devices
0x14	EV_REP	Used for auto-repeating events
0x15	EV_FF	Used for force-feedback capable devices (e.g. joysticks). An EVIOCSFF ioctl may be used to upload force feedback effects
0x16	EV_PWR	Reserved for power events. Largely unused
0x17	EV_FF_STATUS	Used for force-feedback capable devices.

  一个设备可以支持一个或多个事件类型。每个事件类型下面还需要设置具体的触发事件码。比如：EV_KEY事件，需要定义其支持哪些按键事件码。

2.3.如果需要，设置input设备的打开、关闭、写入数据时的处理方法

input_dev->open = usb_kbd_open;
input_dev->close = usb_kbd_close;
input_dev->event = usb_kbd_event;

2.4.在发生输入事件时，向子系统报告事件

用于报告EV_KEY、EV_REL、EV_ABS等事件的函数有：
void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)

3.Event Handler层解析

3.1.Input输入子系统数据结构关系图

3.2.input_handler结构体

  以evdev.c中的evdev_handler为例：

static struct input_handler evdev_handler = {
        .event = evdev_event, //向系统报告input事件，系统通过read方法读取
        .connect = evdev_connect, //和input_dev匹配后调用connect构建
        .disconnect = evdev_disconnect,
        .fops = &evdev_fops, //event设备文件的操作方法
        .minor = EVDEV_MINOR_BASE, //次设备号基准值
        .name = "evdev",
        .id_table = evdev_ids, //匹配规则
};

3.3.input字符设备注册过程

drivers/input/input.c中：
static int __init input_init(void)
{
      int err;
      err = class_register(&input_class);
      ……
      err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);
      ……
}

input_fops定义：

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

Input_dev和input_handler匹配后调用input_handler的connect。以evdev_handler为例：

static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,const struct input_device_id *id)
{
                struct evdev *evdev; 
                struct class_device *cdev;
                dev_t devt;
                int minor;
                int error;

        	for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS && evdev_table[minor]; minor++);
                if (minor == EVDEV_MINORS) {
                        printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices\n");
                        return -ENFILE;
                }

        		evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);//为每个匹配evdev_handler的设备创建一个evdev。
                if (!evdev)
                        return -ENOMEM;

        		INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);
                init_waitqueue_head(&evdev->wait);

		        evdev->exist = 1;
                evdev->minor = minor;
                evdev->handle.dev = dev;
                evdev->handle.name = evdev->name;
                evdev->handle.handler = handler;
                evdev->handle.private = evdev;
                sprintf(evdev->name, "event%d", minor);

        		evdev_table[minor] = evdev;//记录evdev的位置，字符设备/dev/input/evnetx访问时根据次设备号及EVDEV_MINOR_BASE终在evdev_open中找到对应的evdev
                devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor),
                cdev = class_device_create(&input_class, &dev->cdev, devt,dev->cdev.dev, evdev->name);//创建了event字符设备节点
                ……
}

4.输入设备驱动案例

  案例代码描述了一个button设备，产生的事件通过BUTTON_PORT引脚获取，当有按下/释放发生时，BUTTON_IRQ被触发，以下是驱动的源代码：

 #include <linux/input.h>                                                                                                        
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/init.h>
 
 #include <asm/irq.h>
 #include <asm/io.h>
 
 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);