Linux设备模型之input子系统详解(一)

一：前言
最近在研究android的sensor driver，主要是E-compass，其中用到了Linux input子系统.在网上也看了很多这方面的资料，感觉还是这篇分析的比较细致透彻，因此转载一下以便自己学习，同时和大家分享！
（这篇博客主要是以键盘驱动为例的，不过讲解的是Linux Input Subsystem，可以仔细的研究一下！）
键盘驱动将检测到的所有按键都上报给了input子系统。Input子系统是所有I/O设备驱动的中间层，为上层提供了一个统一的界面。例如，在终 端系统中，我们不需要去管有多少个键盘，多少个鼠标。它只要从input子系统中去取对应的事件(按键，鼠标移位等)就可以了。
二：使用input device的例子



下面的代码是基于linux kernel 2.6.25.分析的代码主要位于kernel2.6.25/drivers/input下面.
在内核自带的文档Documentation/input/input-programming.txt中。有一个使用input子系统的例子，并附带相应的说明。以此为例分析如下：

#include <linux/input.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <asm/irq.h>

#include <asm/io.h>

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)

{

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.evbit[0] = BIT(EV_KEY);

button_dev.keybit[LONG(BTN_0)] = BIT(BTN_0);

input_register_device(&button_dev);

}

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);

这个示例module代码还是比较简单，在初始化函数里注册了一个中断处理例程。然后注册了一个input device.在中断处理程序里，将接收到的按键上报给input子系统。文档的作者在之后的分析里又对这个module作了优化。主要是在注册中断处理 的时序上。在修改过后的代码里，为input device定义了open函数，在open的时候再去注册中断处理例程。具体的信息请自行参考这篇文档。在资料缺乏的情况下，kernel自带的文档就 是剖析kernel相关知识的最好资料.文档的作者还分析了几个api函数。列举如下：

1): set_bit(EV_KEY, button_dev.evbit);

set_bit(BTN_0, button_dev.keybit);

分别用来设置设备所产生的事件以及上报的按键值。Struct iput_dev中有两个成员，一个是evbit.一个是keybit.分别用表示设备所支持的事件和按键类型。

2): input_register_device(&button_dev);

用来注册一个input device.

3): input_report_key()

用于给上层上报一个按键动作

4): input_sync()

用来告诉上层，本次的事件已经完成了.

5): NBITS(x) - returns the length of a bitfield array in longs for x bits

LONG(x) - returns the index in the array in longs for bit x

BIT(x) - returns the index in a long for bit x

这几个宏在input子系统中经常用到。上面的英文解释已经很清楚了。

三：input设备注册分析

Input设备注册的接口为：input_register_device()。代码如下：

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);

/*

* 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;

dev->rep[REP_PERIOD] = 33;

}

Input_device的evbit表示该设备所支持的事件。在这里将其EV_SYN置位，即所有设备都支持这个事件.如果 dev->rep[REP_DELAY]和dev->rep[REP_PERIOD]没有设值，则将其赋默认值。这主要是处理重复按键的.（这个地方还没有仔细研究过，有点疑问 ）

if (!dev->getkeycode)

dev->getkeycode = input_default_getkeycode;

if (!dev->setkeycode)

dev->setkeycode = input_default_setkeycode;

snprintf(dev->dev.bus_id, sizeof(dev->dev.bus_id),

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

error = device_add(&dev->dev);

if (error)

return error;

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

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

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

kfree(path);

error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);

if (error) {

device_del(&dev->dev);

return error;

}

如果input device没有定义getkeycode和setkeycode.则将其赋默认值。然后调用device_add()将input_dev中封装的device注册到sysfs。

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

list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)

input_attach_handler(dev, handler);

input_wakeup_procfs_readers();

mutex_unlock(&input_mutex);

return 0;

}

这里就是重点了。将input device 挂到input_dev_list链表上.然后，对每一个挂在input_handler_list的handler调用 input_attach_handler().这里的情况好比设备模型中的device和driver的匹配。所有的input device都挂在input_dev_list链上。所有的handle都挂在input_handler_list上。

看一下这个匹配的详细过程。匹配是在input_attach_handler()中完成的。代码如下：

static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)

{

const struct input_device_id *id;

int error;

if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))

return -ENODEV;

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

if (!id)

return -ENODEV;

error = handler->connect(handler, dev, id);

if (error && error != -ENODEV)

printk(KERN_ERR

"input: failed to attach handler %s to device %s, "

"error: %d\n",

handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);

return error;

}

如果handle的blacklist被赋值。要先匹配blacklist中的数据跟dev->id的数据是否匹配。匹配成功过后再来匹 配handle->id和dev->id中的数据。如果匹配成功，则调用handler->connect().

来看一下具体的数据匹配过程，这是在input_match_device()中完成的。代码如下：

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(,, 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;

}

MATCH_BIT宏的定义如下：

#define MATCH_BIT(bit, max) \

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

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

break; \

if (i != BITS_TO_LONGS(max)) \

continue;

由此看到。在id->flags中定义了要匹配的项。定义INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS。则是要比较input device和input handler的总线类型。 INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR，INPUT_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT，INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VERSION 分别要求设备厂商。设备号和设备版本.

如果id->flags定义的类型匹配成功。或者是id->flags没有定义，就会进入到MATCH_BIT的匹配项了.从 MATCH_BIT宏的定义可以看出。只有当iput device和input handler的id成员在evbit, keybit,… swbit项相同才会匹配成功。而且匹配的顺序是从evbit, keybit到swbit.只要有一项不同，就会循环到id中的下一项进行比较.

简而言之,注册input device的过程就是为input device设置默认值（初始化），并将其挂到input_dev_list链表中.然后与挂载在input_handler_list中的 handler相匹配。如果匹配成功，就会调用handler的connect函数.

四:handler注册分析

Handler注册的接口如下所示:

int input_register_handler(struct input_handler *handler)

{

struct input_dev *dev;

int retval;

retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);

if (retval)

return retval;

INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);

if (handler->fops != NULL) {

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

retval = -EBUSY;

goto out;

}

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

}

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

list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)

input_attach_handler(dev, handler);

input_wakeup_procfs_readers();

out:

mutex_unlock(&input_mutex);

return retval;

}

handler->minor表示对应input设备节点的次设备号.以handler->minor右移五位做为索引值插入到input_table[ ]中..之后再来分析input_talbe[ ]的作用.

然后将handler挂到input_handler_list中.然后将其与挂在input_dev_list中的input device匹配.这个过程和input device的注册有相似的地方.都是注册到各自的链表,.然后与另外一条链表的对象相匹配.

五:handle的注册

int input_register_handle(struct input_handle *handle)

{

struct input_handler *handler = handle->handler;

struct input_dev *dev = handle->dev;

int error;

/*

* We take dev->mutex here to prevent race with

* input_release_device().

*/

error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);

if (error)

return error;

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

mutex_unlock(&dev->mutex);

synchronize_rcu();

/*

* Since we are supposed to be called from ->connect()

* which is mutually exclusive with ->disconnect()

* we can't be racing with input_unregister_handle()

* and so separate lock is not needed here.

*/

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

if (handler->start)

handler->start(handle);

return 0;

}

在这个函数里所做的处理其实很简单.将handle挂到所对应input device的h_list链表上. 再将handle挂到对应的handler的h_list链表上.如果handler定义了start函数,将调用之.

到这里,我们已经看到了input device, handler和handle是怎么关联起来的了.以图的方式总结如下：



但这个图上显示： 在Handler->event中调用input_register_handle()，但是我在code里面看到

/**

* input_register_handle - register a new input handle

* @handle: handle to register

*

* This function puts a new input handle onto device's

* and handler's lists so that events can flow through

* it once it is opened using input_open_device().

*

* This function is supposed to be called from handler's

* connect() method.

*/

建议在connect中调用input_register_handle()，这里也是有点疑问的。