Linux驱动之input子系统浅析

Linux驱动之input子系统浅析
分类：
linux驱动

一,前言：
1,
近日要写一个很特殊的键盘驱动，故对linux的input子系统分析了一番，写下分析笔记，以防不日即忘。

2,
使用input子系统的一般流程为：input_allocate_device()申请一个input_dev设备——>初始化该input_dev——>input_register_device（）向子系统注册该设备——>中断时input_event（）向子系统报告事件。此流程一目了然，即使不看input子系统，我们按照它给出的一般流程也可以把自己写的IO驱动加入到input子系统里去，但input_event（）提交完数据后，我们的数据去哪了呢，怎么处理呢，总觉得云里雾里的，总想一探究竟。

3，此分析基于linux内核：2.6.19.2

二：下面给出一个简单的驱动，用定时器来模拟中断来提交键盘的事件。

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <asm/io.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/timer.h>

#include <linux/input.h>

#include <linux/delay.h>

/*! Input device structure. */

static struct input_dev *serkbd_dev = NULL;

static struct timer_list report_timer;

static unsigned short t_interval = 2*HZ;

#define KEYCODES 8

#define press_left_code 30

#define press_right_code 29

#define press_up_code 28

#define press_down_code 27

#define rel_left_code 158

#define rel_right_code 157

#define rel_up_code 156

#define rel_down_code 155

static u16 serkpd_keycodes[KEYCODES] = {

press_left_code, press_right_code,

press_up_code, press_down_code,

rel_left_code, rel_right_code,

rel_up_code, rel_down_code

};

static void ser_kpp_handle_timer(unsigned long data)

{

static int i=0;

input_event(serkbd_dev, EV_KEY,

serkpd_keycodes

[i/2], ((i%2)==0)?1:0);

if(++i >=2*KEYCODES)

i=0;

report_timer.expires = jiffies + t_interval;

add_timer(&report_timer);

}

static int ser_kpp_open(struct input_dev *dev)

{

return 0;

}

static void ser_kpp_close(struct input_dev *dev)

{

}

static int init_ser_keyb()

{

int i, irq;

int retval;

unsigned int reg_val;

serkbd_dev = input_allocate_device();

if (!serkbd_dev) {

printk(KERN_ERR

"serkbd_dev: not enough memory for input device\n");

return -ENOMEM;

}

serkbd_dev->keycode = &serkpd_keycodes;

serkbd_dev->keycodesize = sizeof(unsigned char);

serkbd_dev->keycodemax = KEYCODES;

serkbd_dev->name = "serkpd";

serkbd_dev->id.bustype = BUS_HOST;

serkbd_dev->open = ser_kpp_open;

serkbd_dev->close = ser_kpp_close;

__set_bit(EV_KEY, serkbd_dev->evbit);

//设定其支持的事件码

for (i = 0; i < KEYCODES; i++)

__set_bit(serkpd_keycodes[i], serkbd_dev->keybit);

input_register_device(serkbd_dev);

/* Initialize the polling timer */

init_timer(&report_timer);

report_timer.expires = jiffies + t_interval;

report_timer.function = ser_kpp_handle_timer;

add_timer(&report_timer);

return 0;

}

static int __init ser_kpp_init(void)

{

if(init_ser_keyb()){

printk(KERN_INFO "Cannot insmod ser_kpp\n");

return 1;

}else{

printk(KERN_INFO "ser-keypad init\n");

return 0;

}

}

static void __exit ser_kpp_cleanup(void)

{

del_timer(&report_timer);

input_unregister_device(serkbd_dev);

if (serkbd_dev)

input_free_device(serkbd_dev);

}

module_init(ser_kpp_init);

module_exit(ser_kpp_cleanup);

MODULE_AUTHOR("sparkle-cliz@sohu.com");

MODULE_DESCRIPTION("input test Driver");

MODULE_LICENSE("GPL");

现在就利用上面这个驱动来分析一下：

1，
input_allocate_device（）定义在\drivers\input\input.c下：

struct input_dev *input_allocate_device(void)

{

struct input_dev *dev;

dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);

if (dev) {

dev->cdev.class = &input_class;

class_device_initialize(&dev->cdev);

mutex_init(&dev->mutex);

INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);

INIT_LIST_HEAD(&dev->node);

__module_get(THIS_MODULE);

}

return dev;

}

这个函数很简单，主要是申请一个input_dev，再对其作些简单的初始化。

2，然后驱动再对返回的input_dev作进一步的初始化，并用__set_bit(EV_KEY, serkbd_dev->evbit);目的是设定其支持的事件。

3，
input_register_device(serkbd_dev)，把设备注册进input子系统，定义如下：

int input_register_device(struct input_dev *dev)

{

static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);

struct input_handle *handle;

struct input_handler *handler;

const struct input_device_id *id;

const char *path;

int error;

//不管有没有设定过这个事件，都加上对其的支持

set_bit(EV_SYN, dev->evbit);

/*

* 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);

if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {

dev->timer.data = (long) dev;

dev->timer.function = input_repeat_key;

dev->rep[REP_DELAY] = 250; //加上默认值

dev->rep[REP_PERIOD] = 33;

}

//把这个新设备加入input_dev_list链表，以后有用（比如遍历这个链表）

list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);

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

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

//往sys系统里添加相应的信息，在/sys/class/input/里添加一个目录项。

error = class_device_add(&dev->cdev);

if (error)

return error;

error = sysfs_create_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_attr_group);

if (error)

goto fail1;

error = sysfs_create_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_id_attr_group);

if (error)

goto fail2;

error = sysfs_create_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_caps_attr_group);

if (error)

goto fail3;

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

printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n",

dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");

kfree(path);

//加入一个新设备的时候会遍历一个input_handler_list链表，以找到目前有哪些handler可以处理这个设备，input_match_device(handler->id_table,
dev)是一个匹配函数，下面会作分析。如果匹配成功就调用handler->connect。

list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)

if (!handler->blacklist || !input_match_device(handler->blacklist, dev))

if ((id = input_match_device(handler->id_table, dev)))

if ((handle = handler->connect(handler, dev, id))) {

input_link_handle(handle);

if (handler->start)

handler->start(handle);

}

input_wakeup_procfs_readers();

return 0;

fail3: sysfs_remove_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_id_attr_group);

fail2: sysfs_remove_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_attr_group);

fail1: class_device_del(&dev->cdev);

return error;

}

3.1，input_match_device定下如下：

static const struct input_device_id *input_match_device(const struct input_device_id *id,

struct input_dev *dev)

{

int i;

for (; id->flags || id->driver_info; id++) {

if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS)

if (id->bustype != dev->id.bustype)

continue;

if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR)

if (id->vendor != dev->id.vendor)

continue;

if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT)

if (id->product != dev->id.product)

continue;

if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VERSION)

if (id->version != dev->id.version)

continue;

MATCH_BIT(evbit, EV_MAX);

MATCH_BIT(keybit, KEY_MAX);

MATCH_BIT(relbit, REL_MAX);

MATCH_BIT(absbit, ABS_MAX);

MATCH_BIT(mscbit, MSC_MAX);

MATCH_BIT(ledbit, LED_MAX);

MATCH_BIT(sndbit, SND_MAX);

MATCH_BIT(ffbit, FF_MAX);

MATCH_BIT(swbit, SW_MAX);

return id;

}

return NULL;

}

Id->flags是包括要匹配的内容，然后是MATCH_BIT匹配每一位。

#define MATCH_BIT(bit, max) \

for (i = 0; i < NBITS(max); i++) \

//这里必须注意一下，bit不是id或dev的成员，而是一个宏替换。

if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) \

break; \

if (i != NBITS(max)) \

continue;

匹配过程中只要有任何不一样的，就直接进入下一个id的匹配。

3.2，这里留心一下input_link_handle（handle）。

static void input_link_handle(struct input_handle *handle)

{

list_add_tail(&handle->d_node, &handle->dev->h_list);

list_add_tail(&handle->h_node, &handle->handler->h_list);

}

可以看到它把&handle->d_node加到了dev->h_list尾部，这个链表就包含了所有能处理这个设备的handler。可以说input_dev和input_handler就是通过input_handle关联起来的。

4，
定时器中断调用input_event（）报告事件。该函数定义如下（片断）：

void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)

{

struct input_handle *handle;

if (type > EV_MAX || !test_bit(type, dev->evbit))

return;

add_input_randomness(type, code, value);

switch (type) {

…

…

case EV_KEY:

if (code > KEY_MAX || !test_bit(code, dev->keybit) || !!test_bit(code, dev->key) == value)

return;

if (value == 2)

break;

change_bit(code, dev->key);

if (test_bit(EV_REP, dev->evbit) && dev->rep[REP_PERIOD] && dev->rep[REP_DELAY] && dev->timer.data && value) {

dev->repeat_key = code;

mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(dev->rep[REP_DELAY]));

}

break;

…

…

}

if (type != EV_SYN)

dev->sync = 0;

if (dev->grab)

dev->grab->handler->event(dev->grab, type, code, value);

else

list_for_each_entry(handle, &dev->h_list, d_node)

if (handle->open)

handle->handler->event(handle, type, code, value);

}

这个函数先对type判断一下，看是否是支持的事件。然后在switch里面根据不同的type分别作处理。

看到dev->h_list我们应该感到有眼熟了，对了，我们就遍历这个链表，找到所有能处理这个input设备的handler，如果它是打开的就调用它本身的event()。这就是我们开篇时想知道的它的去向了。由此我们就知道处理一个设备的事件可能有不止一个的handler，也就是数据可能流向很多个地方。

三,下面以系统中最简单的一个handler来分析一下它的注册及上面提到的event处理过程。

该文件在drivers\input\evbug.c

1,首先看其入口：

static struct input_handler evbug_handler = {

.event = evbug_event,

.connect = evbug_connect,

.disconnect = evbug_disconnect,

.name = "evbug",

.id_table = evbug_ids,

};

static int __init evbug_init(void)

{

return input_register_handler(&evbug_handler);

}

很简单干脆，直接向input子系统注册一个静态的input_handler结构体。

2，
input_register_handler函数如下：

int input_register_handler(struct input_handler *handler)

{

struct input_dev *dev;

struct input_handle *handle;

const struct input_device_id *id;

INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);

//在此例中，fops==NULL，所以不占用input_table。

if (handler->fops != NULL) {

if (input_table[handler->minor >> 5])

return -EBUSY;

//把handler保存在input_table里,由minor
>> 5可知，高三位相同，低五位不同的从设备号都由同一个handler处理。所以input_table数组成员只有8个。

input_table[handler->minor >> 5] = handler;

}

list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);

list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)

if (!handler->blacklist || !input_match_device(handler->blacklist, dev))

if ((id = input_match_device(handler->id_table, dev)))

if ((handle = handler->connect(handler, dev, id))) {

input_link_handle(handle);

if (handler->start)

handler->start(handle);

}

input_wakeup_procfs_readers();

return 0;

}

流程跟input_register_device差不多，把handler加入链表input_handler_list——>遍历input_dev_list——>
input_match_device（）找到匹配设备——>connect()——> input_link_handle()。

3，在此例中，要匹配的id定义为：

static const struct input_device_id evbug_ids[] = {

{ .driver_info = 1 }, /* Matches all devices */

{ }, /* Terminating zero entry */

};

如英文注解，可以匹配所有的input设备。故每匹配完一个设备就调用一次它本身的connect():

static struct input_handle *evbug_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,

const struct input_device_id *id)

{

struct input_handle *handle;

if (!(handle = kzalloc(sizeof(struct input_handle), GFP_KERNEL)))

return NULL;

handle->dev = dev;

handle->handler = handler;

handle->name = evbug_name;

input_open_device(handle);

printk(KERN_DEBUG "evbug.c: Connected device: \"%s\", %s\n", dev->name, dev->phys);

return handle;

}

这个函数很简单，它先申请一个input_handle结构体，然后把dev和handler赋给它，可以想像一下，handle有两只手，一只手牵着dev,另一只手牵着handler，这样无论是dev还是handler都可以通过handle找到对方。

4，input_open_device()函数定义如下：

int input_open_device(struct input_handle *handle)

{

struct input_dev *dev = handle->dev;

int err;

err = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);

if (err)

return err;

handle->open++;

if (!dev->users++ && dev->open)

err = dev->open(dev);

if (err)

handle->open--;

mutex_unlock(&dev->mutex);

return err;

}

函数很简单，增加open和users计数，如果第一次打开，就调用dev->open，记得我们的测试驱动中的open函数下定义是这样的:

static int ser_kpp_open(struct input_dev *dev)

{

return 0;

}

什么都没做，直接返回0.

5，
最后我们看一下evbug.c里面的event函数。

static void evbug_event(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value)

{

printk(KERN_DEBUG "evbug.c: Event. Dev: %s, Type: %d, Code: %d, Value: %d\n",

handle->dev->phys, type, code, value);

}

就是input_event（）报告事件的时候最终把数据传到这里来。这里只是简单地把这些信息输出来。

四，小结：input_dev在注册的时候会挂在input_dev_list链表上，然后通过遍历input_handler_list尝试匹配已有的每个handler，并把成功匹配的handle挂在dev->h_list链表上，当驱动input_event（）报告事件时，就通过dev->h_list链表找到每一个已匹配的handler，并把事件传给它们处理。

而与此对应handler注册时则会把自己挂在input_handler_list上，然后通过遍历input_dev_list链表，看看有没有匹配的input_dev,
有则把自己挂在匹配的dev->h_list上。当有事件到来时，input_handler结构体里面的event函数就可以对事件作处理了。

抓住了这样一个主线，整个input子系统的大概来龙去脉就基本清楚了。

下面顺便贴一下测试结果：

root@361-21com:/mnt/sd# insmod ser_keyb.ko

input: serkpd as /class/input/input0

ser-keypad init

root@361-21com:/mnt/sd# evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 30, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 30, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 29, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 29, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 28, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 28, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 27, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 27, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 158, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 158, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 157, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 157, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 156, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 156, Value: 0

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 155, Value: 1

evbug.c: Event. Dev: <NULL>, Type: 1, Code: 155, Value: 0

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