Linux驱动之输入子系统简析

输入子系统由驱动层、输入子系统核心、事件处理层三部分组成。一个输入事件，如鼠标移动、键盘按下等通过Driver->Inputcore->Event handler->userspace的顺序到达用户控件的应用程序。

系统框图

假设打开一个字符设备驱动程序/dev/event0，event代表的是输入子系统的设备文件，当应用程序调用C库的open函数后，open函数会进入系统调用，最后定位到driversinputinput.c文件下（这个文件就是核心层）的。这个函数的功能主要是根据设备的次设备号找到新的fops结构，然后切换到新的fops结构，然后调用它的打开函数。输入子系统的主设备号恒为#define INPUT_MAJOR 13，定义在includelinuxmajor.h中。

static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file)

{

    struct input_handler *handler = input_table[iminor(inode) >> 5];//根据次设备号找到在input_table表中找到handler结构体

    const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL;

    int err;

    /* No load-on-demand here? */

    if (!handler || !(new_fops = fops_get(handler->fops)))//判断handler结构体是否存在，存在的话将里面的fops变量赋给new_fops

        return -ENODEV;

    /*

     * That's _really_ odd. Usually NULL ->open means 'nothing special',

     * not 'no device'. Oh, well...

     */

    if (!new_fops->open) {

        fops_put(new_fops);

        return -ENODEV;

    }

    old_fops = file->f_op;

    file->f_op = new_fops;//切换f_op变量，以后调用诸如read、write等系统调用时会进入到new_fops的read、write函数

    err = new_fops->open(inode, file);//调用new_fops的open函数

    if (err) {

        fops_put(file->f_op);

        file->f_op = fops_get(old_fops);

    }

    fops_put(old_fops);//释放掉老的fops结构

    return err;

}

接着先来看到input_table表的建立，可以看到它是一个静态变量，在本文件（driversinputinput.c）中搜索它，可以看到它位于input_register_handler函数，这是一个全局的函数，可以供外部的文件调用，这个函数的主要功能是注册一个handler结构体，这个结构体中存在minor这个设备的次设备号，这个结构所在的函数对应的其实就是上述的事件层。

int input_register_handler(struct input_handler *handler)

{

    struct input_dev *dev;

    INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);//初始化handler的h_list结构体，这是一个双向链表

    if (handler->fops != NULL) {

        if (input_table[handler->minor >> 5])//检查是否已经存在这个次设备号的handler结构

            return -EBUSY;

        input_table[handler->minor >> 5] = handler;//将handler结构次设备号放入input_table表

    }

    list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);//将handler结构根据node成员放入input_handler_list链表

    list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)//根据node这个成员在input_dev_list链表中循环查找dev结构

        input_attach_handler(dev, handler);//对于每一个dev结构调用input_attach_handler函数

    input_wakeup_procfs_readers();//将这个设备信息写入proc文件系统

    return 0;

}

接着搜索input_register_handler，抽取driversinputevdev.c这个文件，可以看到在这个模块的入口函数调用了注册函数

static int __init evdev_init(void)

{

    return input_register_handler(&evdev_handler);

}

接着看到evdev_handler这个结构体，在这个结构体里面找到了evdev_fops这个结构

static struct input_handler evdev_handler = {

    .event =    evdev_event,

    .connect =    evdev_connect,

    .disconnect =    evdev_disconnect,

    .fops =        &evdev_fops,

    .minor =    EVDEV_MINOR_BASE,

    .name =        'evdev',

    .id_table =    evdev_ids,

};

接着看到evdev_fops结构体，可以看到应用层调用的read、write等函数在这里被定义

static const struct file_operations evdev_fops = {

    .owner =    THIS_MODULE,

    .read =        evdev_read,

    .write =    evdev_write,

    .poll =        evdev_poll,

    .open =        evdev_open,

    .release =    evdev_release,

    .unlocked_ioctl = evdev_ioctl,

#ifdef CONFIG_COMPAT

    .compat_ioctl =    evdev_ioctl_compat,

#endif

    .fasync =    evdev_fasync,

    .flush =    evdev_flush

};

知道了事件层对应的位置，那么设备驱动层在哪里呢？接着往下看，回到input_register_handler函数，在里面看到如下语句，这句语句的作用是将事件层与驱动层联系起来。

list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)//根据node这个成员在input_dev_list链表中循环查找dev结构

        input_attach_handler(dev, handler);//对于每一个dev结构调用input_attach_handler函数

这里可以看到一个新的结构体dev，先看一下dev结构体，它的原型为input_dev，跟抽取driversinputevdev.c这个文件一样，搜索input_dev这个结构体，先列出input_dev这个结构体

struct input_dev {

    void *private;

    const char *name;

    const char *phys;

    const char *uniq;

    struct input_id id;

    unsigned long evbit[NBITS(EV_MAX)];

    unsigned long keybit[NBITS(KEY_MAX)];

    unsigned long relbit[NBITS(REL_MAX)];

    unsigned long absbit[NBITS(ABS_MAX)];

    unsigned long mscbit[NBITS(MSC_MAX)];

    unsigned long ledbit[NBITS(LED_MAX)];

    unsigned long sndbit[NBITS(SND_MAX)];

    unsigned long ffbit[NBITS(FF_MAX)];

    unsigned long swbit[NBITS(SW_MAX)];

    unsigned int keycodemax;

    unsigned int keycodesize;

    void *keycode;

    int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int keycode);

    int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int *keycode);

    struct ff_device *ff;

    unsigned int repeat_key;

    struct timer_list timer;

    int state;

    int sync;

    int abs[ABS_MAX + 1];

    int rep[REP_MAX + 1];

    unsigned long key[NBITS(KEY_MAX)];

    unsigned long led[NBITS(LED_MAX)];

    unsigned long snd[NBITS(SND_MAX)];

    unsigned long sw[NBITS(SW_MAX)];

    int absmax[ABS_MAX + 1];

    int absmin[ABS_MAX + 1];

    int absfuzz[ABS_MAX + 1];

    int absflat[ABS_MAX + 1];

    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 *grab;

    struct mutex mutex;    /* serializes open and close operations */

    unsigned int users;

    struct class_device cdev;

    union {            /* temporarily so while we switching to struct device */

        struct device *parent;

    } dev;

    struct list_head    h_list;

    struct list_head    node;

};

接着看到driversinputtabletkbtab.c这个文件，这个文件代表的就是设备驱动层，简单分析一下，可以看到它也是一个内核的模块，可以动态加载，一旦加载后，它会调用kbtab_init函数，最终会调用到kbtab_probe这个函数，可以看到最终又定位到了input_register_device这个注册设备的函数，它位于核心层，即driversinputinput.c文件下。

static int kbtab_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)

{

    ...

    ...

    input_dev = input_allocate_device();//分配一个input_dev 结构体

    if (!kbtab || !input_dev)

        goto fail1;

    ...

    ...

    input_dev->name = 'KB Gear Tablet';//初始化input_dev 结构体

    input_dev->phys = kbtab->phys;

    usb_to_input_id(dev, &input_dev->id);

    input_dev->dev.parent = &intf->dev;

    input_set_drvdata(input_dev, kbtab);

    input_dev->open = kbtab_open;

    input_dev->close = kbtab_close;

    input_dev->evbit[0] |= BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS) | BIT(EV_MSC);

    input_dev->keybit[LONG(BTN_LEFT)] |= BIT(BTN_LEFT) | BIT(BTN_RIGHT) | BIT(BTN_MIDDLE);

    input_dev->keybit[LONG(BTN_DIGI)] |= BIT(BTN_TOOL_PEN) | BIT(BTN_TOUCH);

    input_dev->mscbit[0] |= BIT(MSC_SERIAL);

    input_set_abs_params(input_dev, ABS_X, 0, 0x2000, 4, 0);

    input_set_abs_params(input_dev, ABS_Y, 0, 0x1750, 4, 0);

    input_set_abs_params(input_dev, ABS_PRESSURE, 0, 0xff, 0, 0);

    ...

    ...

    error = input_register_device(kbtab->dev);//注册input_dev结构体

    ...

    ...

}

接着看到input_register_device这个函数，它根input_register_handler相对应，前一个注册设备驱动层，后一个注册事件层。列出input_register_device函数，它同样位于driversinputinput.c文件中。

int input_register_device(struct input_dev *dev)

{

    static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);

    struct input_handler *handler;

    const char *path;

    int error;

    set_bit(EV_SYN, dev->evbit);//设置同步事件

    /*

     * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating

     * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c.

     */

    init_timer(&dev->timer);//初始化一个定时器

    if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {//按键是否需要重复，如果需要设置重复函数与重复时间

        dev->timer.data = (long) dev;

        dev->timer.function = input_repeat_key;

        dev->rep[REP_DELAY] = 250;

        dev->rep[REP_PERIOD] = 33;

    }

    if (!dev->getkeycode)

        dev->getkeycode = input_default_getkeycode;//获得按键值默认函数

    if (!dev->setkeycode)

        dev->setkeycode = input_default_setkeycode;//设置按键值默认函数

    list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);//将dev->node放入input_dev_list链表

    snprintf(dev->cdev.class_id, sizeof(dev->cdev.class_id),

         'input%ld', (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);

    if (!dev->cdev.dev)

        dev->cdev.dev = dev->dev.parent;

    error = class_device_add(&dev->cdev);

    if (error)

        return error;

    path = kobject_get_path(&dev->cdev.kobj, GFP_KERNEL);