Linux驱动学习笔记：input子系统机制

一、分层

驱动层：输入设备的具体驱动程序，向内核层报告输入内容

核心层：为驱动层提供输入设备的注册和操作接口，通知事件层对输入事件进行处理

事件层：和用户空间进行交互

input子系统所有的设备主设备号都是13，在使用input系统的时候不需要去注册字符设备，只需要向系统申请一个input_device即可

二、流程

2.1注册input_device

input设备由input_dev结构体表示，定义在include/linux/input.h中

①使用input_allocate_device函数申请一个input_dev

返回值：申请到的input_dev

②初始化input_dev的事件类型和事件值

也就是初始化input_dev结构体

③使用input_register_device函数向系统注册input_dev

dev：要注册的input_dev

返回值：0成功，负值失败

④注销注册的input_dev

⑤释放申请的input_dev

2.2上报输入事件

用于上报指定的事件和事件值

dev：需要上报的input_dev

type：上报的事件类型，如EV_KEY

code:事件码，比如KEY_0

value：事件值，比如1表示按键按下

还有其他API函数：

2.3上报同步事件

三、input_event结构体

表示所有的输入事件，定义在include/uapi/linux/input.h中，用户程序通过input_event获取到具体的事件和相关值

time：事件发生的事件

type：事件类型

code：事件码

value：值

四、三种设置事件的方法

五、调试

cat /proc/bus/input/devices能够查看输入设备的具体信息。

六、input子系统架构

input子系统分为三个部分：input设备驱动层，input 核心层，input 事件处理层。

input设备驱动层是接近硬件的一层，负责获取输入设备的输入数据和上报数据，对应的就是我们写的各种设备驱动，比如触摸屏。

input核心层是内核自带的一层，负责给input设备驱动层和input 事件处理层提供服务接口，是两者的桥梁。

input 事件处理层负责给提供一个个input_event形式的消息给应用层，代表的数据结构是input_handler，代表的文件是evdev.c。

input 核心层

在/driver/input/input.c中，使用subsys_initcall进行input核心层的注册。

1.注册input_class设备类，表现形式是在/sys/class下创建目录”input”

2.初始化input相关的/proc结构，表现形式是在/proc中创建bus/input/devices和bus/input/devices

3.注册主设备号为13，次设备号从0开始的1024个设备。(13,0)-(13,1023),都使用同一套file_operations操作集。

input_dev注册

在设备驱动层，注册一个input设备驱动需要三个步骤。

1.使用input_allocate_device申请一个input_dev实例（内存）

2.设置input设备的能力，比如支持什么事件？支持这个事件下的什么功能？表征这个功能的状态？分别对应的就是input_event消息的type，code，value。

3.使用input_register_device注册一个input_dev.

下面看看注册input_dev做了什么，内核是如何管理的。

input_dev数据结构

~~struct input_dev {
 const char *name;
 const char *phys;
 const char *uniq;
 struct input_id id;

 unsigned long propbit[~~BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];

 unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];
 unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];
 unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];
 unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];
 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)];

 unsigned int hint_events_per_packet;

 unsigned int keycodemax;
 unsigned int keycodesize;
 void *keycode;

 int (*setkeycode)(struct input_dev *dev,
     const struct input_keymap_entry *ke,
     unsigned int *old_keycode);
 int (*getkeycode)(struct input_dev *dev,
     struct input_keymap_entry *ke);

 struct ff_device *ff;

 unsigned int repeat_key;
 struct timer_list timer;

 int rep[REP_CNT];

 struct input_mt *mt;

 struct input_absinfo *absinfo;

 unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];
 unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
 unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
 unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];

 int (*open)(struct input_dev *dev);
 void (*close)(struct input_dev *dev);
 int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
 int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);

 struct input_handle __rcu *grab;

 spinlock_t event_lock;
 struct mutex mutex;

 unsigned int users;
 bool going_away;

 struct device dev;

 struct list_head h_list;
 struct list_head node;

 unsigned int num_vals;
 unsigned int max_vals;
 struct input_value *vals;

 bool devres_managed;
};

1.判断是否使用devres管理服务，由input→devres_managed指定

2.给每个设备设置同步能力

3.将注册的input_dev放入input核心层维护的全局链表input_dev_list的表尾，这个链表在input.c中定义，每个节点都是struct input_dev类型。

4.遍历input_handler_list链表，每个节点都是struct input_handler类型。这个链表同样在input核心层维护，这个链表操作传入的是struct input_handler *handler空指针，会被赋值成每一个handler的首地址，每赋值一次代表遍历到了某一个handler节点，然后使用input_attach_handler来看input_dev和input_handler是否匹配。

至此，input_dev的注册事情就做完了。注意的是input_handler_list早就在input_dev注册前就已经初始化好。下面用手画一张图表示。

input_dev和input_handler匹配的方式，匹配后做什么？

1.使用input_match_device匹配

2.匹配成功后调用handler的connect函数

这里需要看input_handler数据结构

input_match_device是如何匹配呢？通过handler的id_table和input_dev的id下某些字段判断

对于evdev.c来说，能与任何input设备匹配。原因是：

匹配上了，调用connect函数做了什么？

不同的handler有不同的函数，这里使用evdev.c的connect看看

在evdev.c中定义了一个handler 叫evdev_handler，里面定义了一些函数，先看我们要的connect函数

在evdev中，有一个evdev数据结构，里面管理了一个handle，注意handle并不是handler。handle是一个句柄，用来沟通匹配的input_dev和input_handler。

1.获取一个次设备号，没深究怎么获取，最后在/sys/class/input下创建设备event%d

2.申请一个evdev实例（内存），并且初始化其链表，链表自旋锁，互斥锁，等待队列，标志位exist等资源。

3.初始化evdev的字段，最重要的是里面handle的初始化，使handle保存匹配的input_dev和input_handler地址

4.注册handle

5.注册字符设备添加逻辑设备，可见字符设备绑定了一个evdev的操作集

handle注册

上面说的注册handle，如何表示注册？使用input_register_handle注册，此函数很可能应该是由handler的connect函数调用。

主要工作就是如下：如果handler定义了filter函数，那么就将handle自身的节点加入要input_dev维护的h_list链表头，否则加入到链表尾。h_list是handle的链表，在handler里面也有一条，因此也会把handle节点加入到handler的h_list节点。

总结就是如下一幅图，这样能表示链表错综复杂的关系。有了handle，input_dev和input_handler都可以找到对方。

应用程序打开/dev/input/event%d流程

在handler的connect中，注册了一个字符设备，绑定了一个操作集。当我们应用层使用设备节点的时候就能调用到handler的操作集。

evdev_open：

当打开一个输入设备节点时候，会分配一个evdev_client结构体，一个实例表示有某个app打开了设备节点准备接收数据，意味着可以有多个app同时接收数据。分配缓冲区。分配好后，设置其buffer大小，指向evdev建立联系，然后最重要的是把evdev_client放入evdev维护的链表中。最后将file->private_data = client指向client，稍后read write的时候能直接找到client中的缓冲区

evdev_read:

evdev_read是一个死循环，当没有设置无阻塞访问的时候就在evdev的等待队列中休眠

数据上报流程

容易理解，数据源头是在硬件，和我们紧密接触的就是input设备驱动层，也就是定义input_dev的我们编写的各种设备驱动。一般这样的驱动都是在获取到数据之后使用上报数据的API去上报数据。无论有多少上报的api，都是input_event()的变体。

先初步判断要上传的类型和你设置的类型是否一致，一致则调用input_handle_event（）进一步上传。调用链是：input_event→input_handle_event→input_pass_values→input_to_handler.

input_to_handler中最终调用到handler的三个上报函数，重要性：handler->filter > handler->events > handler->event .在evdev中没有定义filter，所以最后在handler->events上报数据。

上图三个函数依次是调用链：最后的__pass_event就是把一个个的input_event放入各个client的缓冲区供各个app同时读取。最后在handler->events中会唤醒evdev中的等待队列的所有app。

总结

input核心层分别给input设备驱动层和input处理层提供注册的接口。

三个核心数据结构体：

• input_dev属于设备驱动层，
• input_handle属于核心层，不单独出现，会被包裹在一个处理层的一个处理器里面，如evdev。
• input_handler属于处理层

input_dev注册的时候要和各个input_handler进行匹配，每匹配成功则产生一个handle用于沟通彼此，input_dev和input_handler中有h_list链表把input_handle组织起来，表示input_dev和input_handler是多对多的关系。handle和handler是1对1的关系，如果一个input_dev和两个handler匹配则产生两个handle。