linux input 子系统分析 三

linux input子系统分析--子系统核心.事件处理层.事件传递过程

一. 输入子系统核心分析。
1.输入子系统核心对应与/drivers/input/input.c文件,这个也是作为一个模块注册到内核的。所以首先分析模块初始化函数。

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static int __init input_init(void)

{

int err;

input_init_abs_bypass();

//这个暂时没有发现是做什么的

err = class_register(&input_class);

//向内核注册一个类，用于linux设备模型。注册后会在/sys/class下面出现input目录

if (err) {

printk(KERN_ERR "input: unable to register input_dev class\n");

return err;

}

err = input_proc_init();

//和proc文件系统有关，暂时不管

if (err)

goto fail1;

err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);

//注册字符设备，接口是2.4内核的。以主设备号INPUT_MAJOR,次设备号0-255,注册266个设备，说明input设备最大只能有255个

if (err) {

printk(KERN_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);

goto fail2;

}

return 0;

fail2: input_proc_exit();

fail1: class_unregister(&input_class);

return err;

}

这个函数主要是注册了字符设备，这里和杂项设备的原理是一样，所以input设备也是一类字符设备，只不过操作方法交给了输入子系统。从这里可以看出无论linux设备驱动这块有多复杂，他们都是由一些基本的组件构成的，都是ldd3所讲的基本驱动程序模型。

2. 输入子系统的核心其他部分都是提供的接口，向上连接事件处理层，向下连接驱动层。

向下对驱动层的接口主要有：

input_allocate_device 这个函数主要是分配一个input_dev接口，并初始化一些基本的成员，这就是我们不能简单用kmalloc分配input_dev结构的原因，因为缺少了一些初始化。

input_unregister_device 注册一个input设备

input_event 这个函数很重要，是驱动层向input子系统核心报告事件的函数，在事件传递过程中再分析。

input_allocate_device 分配并初始化一个input_dev结构

向上对事件处理层接口主要有：

input_register_handler 注册一个事件处理器

input_register_handle 注册一个input_handle结构

二. 事件处理层分析（以evdev事件处理器为例）

1.事件处理层与用户程序和输入子系统核心打交道，是他们两层的桥梁。一般内核有好几个事件处理器，像evdev mousedev jotdev。evdev事件处理器可以处理所有的事件，触摸屏驱动就是用的这个，所以下面分析这个事件处理器的实现。它也是作为模块注册到内核中的，首先分析它的模块初始化函数。

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static int __init evdev_init(void)

{

return input_register_handler(&evdev_handler);

}

模块初始化函数就调用一个注册handler函数，将evdev_handler注册到系统中。

2.主要数据结构

（1） evdev设备结构

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struct evdev {

int exist;

int open; //打开标志

int minor; //次设备号

struct input_handle handle; //关联的input_handle

wait_queue_head_t wait; //等待队列，当进程读取设备，而没有事件产生的时候，进程就会睡在其上面

struct evdev_client *grab; //强制绑定的evdev_client结构，这个结构后面再分析

struct list_head client_list; //evdev_client 链表，这说明一个evdev设备可以处理多个evdev_client，可以有多个进程访问evdev设备

spinlock_t client_lock; /* protects client_list */

struct mutex mutex;

struct device dev; //device结构，说明这是一个设备结构

};

evdev结构体在配对成功的时候生成，由handler->connect生成，对应设备文件为/class/input/event(n)，如触摸屏驱动的event0，这个设备是用户空间要访问的设备，可以理解它是一个虚拟设备，因为没有对应的硬件，但是通过handle->dev 就可以找到input_dev结构，而它对应着触摸屏，设备文件为/class/input/input0。这个设备结构生成之后保存在evdev_table中，

索引值是minor

（2） evdev用户端结构

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struct evdev_client {

struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE];

//这个是一个input_event数据结构的数组，input_event代表一个事件，基本成员：类型（type），编码（code），值（value）

int head; //针对buffer数组的索引

int tail; //针对buffer数组的索引，当head与tail相等的时候，说明没有事件

spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */

struct fasync_struct *fasync; //异步通知函数

struct evdev *evdev; //evdev设备

struct list_head node; // evdev_client 链表项

};

这个结构在进程打开event0设备的时候调用evdev的open方法，在open中创建这个结构，并初始化。在关闭设备文件的时候释放这个结构。

3.主要函数

（1）evdev设备打开函数

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

{

struct evdev *evdev;

struct evdev_client *client;

int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;

int error;

if (i >= EVDEV_MINORS)

return -ENODEV;

error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);

if (error)

return error;

evdev = evdev_table[i];

//得到evdev设备结构,每次调用evdev_connect配对成功后都会把分配的evdev结构以minor为索引，保存在evdev_table数组中

if (evdev)

get_device(&evdev->dev); //增加device引用计数

mutex_unlock(&evdev_table_mutex);

if (!evdev)

return -ENODEV;

client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client), GFP_KERNEL); //分配用户端结构

if (!client) {

error = -ENOMEM;

goto err_put_evdev;

}

spin_lock_init(&client->buffer_lock);

client->evdev = evdev; //使用户端与evdev设备结构联系起来

evdev_attach_client(evdev, client);

//这个函数所做的就是把client连接到evdev的client链表中

error = evdev_open_device(evdev);

//这个函数打开设备，有很多层调用，后面详细分析

if (error)

goto err_free_client;

file->private_data = client;

return 0;

err_free_client:

evdev_detach_client(evdev, client);

kfree(client);

err_put_evdev:

put_device(&evdev->dev);

return error;

}

（2）evdev设备打开函数evdev_open_device，由evdev_open调用。

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static int evdev_open_device(struct evdev *evdev)

{

int retval;

retval = mutex_lock_interruptible(&evdev->mutex);

if (retval)

return retval;

if (!evdev->exist)

retval = -ENODEV;

//判断设备结构是否存在，在evdev_connect中初始话此成员为1

else if (!evdev->open++) {

retval = input_open_device(&evdev->handle);

if (retval)

evdev->open--;

}

//evdev->open分配结构的时候没有初始化，默认为0，也就是没有打开，每次打开都会加1

mutex_unlock(&evdev->mutex);

return retval;

}

此函数在判断结构存在与否后，主要调用了input_open_device，这个函数是子系统核心函数，定义在input.c中，下面分析这个函数：

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int input_open_device(struct input_handle *handle)

{

struct input_dev *dev = handle->dev;

int retval;

retval = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);

if (retval)

return retval;

if (dev->going_away) {

retval = -ENODEV;

goto out;

}

handle->open++;

//将handle的打开计数加1，注意和evdev的open的区别

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

retval = dev->open(dev);

//如果此input_dev没有进程在引用，并且定义了open方法，就调用open方法

if (retval) { //retval = 1 说明没有打开成功

dev->users--;

if (!--handle->open) { //说明有其他的进程已经打开了这个handle

/*

* Make sure we are not delivering any more events

* through this handle

*/

synchronize_rcu();

}

}

out:

mutex_unlock(&dev->mutex);

return retval;

}

（3）读操作函数 evdev_read

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static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,

size_t count, loff_t *ppos)

{

struct evdev_client *client = file->private_data; //这个客户端结构在打开的时候分配并保存在file->private_data中

struct evdev *evdev = client->evdev;

struct input_event event;

int retval;

if (count < input_event_size())

return -EINVAL;

//这条语句提示，用户进程每次读取设备的字节数，不要少于input_event结构的大小

if (client->head == client->tail && evdev->exist &&

(file->f_flags & O_NONBLOCK))

return -EAGAIN;

//head等于tail说明目前还没有事件传回来，如果设置了非阻塞操作，则会立刻返回

retval = wait_event_interruptible(evdev->wait,

client->head != client->tail || !evdev->exist);

//没有事件就会睡在evdev的等待队列上了，等待条件是有事件到来或者设备不存在了（设备关闭的时候，清这个标志）

if (retval)

return retval;

//如果能执行上面这条语句说明有事件传来或者，设备被关闭了，或者内核发过来终止信号

if (!evdev->exist)

return -ENODEV;

while (retval + input_event_size() <= count &&

evdev_fetch_next_event(client, &event)) {

// evdev_fetch_next_event这个函数遍历client里面的input_event buffer数组

if (input_event_to_user(buffer + retval, &event))

//将事件复制到用户空间

return -EFAULT;

retval += input_event_size();

}

return retval; //返回复制的数据字节数

}

三. 事件传递过程（以s3c2410_ts为例）

1. 事件产生

当按下触摸屏时，进入触摸屏按下中断，开始ad转换，ad转换完成进入ad完成中断，在这个终端中将事件发送出去，调用

input_report_abs(dev, ABS_X, xp);

input_report_abs(dev, ABS_Y, yp); 这两个函数调用了 input_event(dev, EV_ABS, code, value)

所有的事件报告函数都调用这个函数。

2. 事件报告

（1） input_event 函数分析，这个函数定义在input.c中

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void input_event(struct input_dev *dev,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

{

unsigned long flags;

if (is_event_supported(type, dev->evbit, EV_MAX)) {

//判断是否支持此种事件类型和事件类型中的编码类型

spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);

add_input_randomness(type, code, value);

//对系统随机熵池有贡献，因为这个也是一个随机过程

input_handle_event(dev, type, code, value);

//这个函数是事件处理的关键函数，下面详细分析

spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);

}

}

（2） input_handle_event 函数分析，这个函数定义在input.c中

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static void input_handle_event(struct input_dev *dev,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

{

int disposition = INPUT_IGNORE_EVENT;

switch (type) {

......

case EV_KEY:

if (is_event_supported(code, dev->keybit, KEY_MAX) &&

!!test_bit(code, dev->key) != value) {

if (value != 2) {

__change_bit(code, dev->key);

if (value)

input_start_autorepeat(dev, code);

else

input_stop_autorepeat(dev);

}

disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;

}

break;

......

if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)

dev->sync = 0;

if ((disposition & INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)

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

if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS)

input_pass_event(dev, type, code, value);

}

这个函数主要是根据事件类型的不同，做相应的处理。这里之关心EV_KEY类型，其他函数和事件传递关系不大，只要关心，disposition这个是事件处理的方式，默认的是INPUT_IGNORE_EVENT，忽略这个事件，如果是INPUT_PASS_TO_HANDLERS则是传递给事件处理器，如果是INPUT_PASS_TO_DEVICE，则是传递给设备处理，触摸屏驱动没有定义这个。下面分析input_pass_event函数。

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static void input_pass_event(struct input_dev *dev,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

{

struct input_handle *handle;

rcu_read_lock();

handle = rcu_dereference(dev->grab); //如果是绑定的handle，则调用绑定的handler->event函数

if (handle)

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

else

//如果没有绑定，则遍历dev的h_list链表，寻找handle，如果handle已经打开，说明有进程读取设备关联的evdev。

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

if (handle->open)

handle->handler->event(handle,

type, code, value);

// 调用相关的事件处理器的event函数，进行事件的处理

rcu_read_unlock();

}

下面分析 evdev事件处理器的event函数

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static void evdev_event(struct input_handle *handle,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

{

struct evdev *evdev = handle->private;

struct evdev_client *client;

struct input_event event;

do_gettimeofday(&event.time);

event.type = type;

event.code = code;

event.value = value;

//将传过来的事件，赋值给input_event结构

rcu_read_lock();

client = rcu_dereference(evdev->grab);

//如果evdev绑定了client那么，处理这个客户端，触摸屏驱动没有绑定

if (client)

evdev_pass_event(client, &event);

else

//遍历client链表，调用evdev_pass_event函数

list_for_each_entry_rcu(client, &evdev->client_list, node)

evdev_pass_event(client, &event);

rcu_read_unlock();

wake_up_interruptible(&evdev->wait); //唤醒等待的进程

}

下面分析 evdev_pass_event 函数

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static void evdev_pass_event(struct evdev_client *client,

struct input_event *event)

{

/*

* Interrupts are disabled, just acquire the lock

*/

spin_lock(&client->buffer_lock);

client->buffer[client->head++] = *event; //将事件赋值给客户端的input_event 数组

client->head &= EVDEV_BUFFER_SIZE - 1;

spin_unlock(&client->buffer_lock);

kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);

}

可以看出， evdev_pass_event函数最终将事件传递给了用户端的client结构中的input_event数组中，只需将这个input_event数组复制给用户空间，进程就能收到触摸屏按下的信息了。具体处理由具体的应用程序来完成。