Linux input 子系统详解
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux input 子系统详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 模块概述
1.1.相关资料和代码研究
drivers/input/
include/uapi/linux/input-event-codes.h
2. 模块功能
linux核心的输入框架
3. 模块学习
3.1.概述
Linux输入设备种类繁杂，常见的包括触摸屏、键盘、鼠标、摇杆等；这些输入设备属于字符设备，而linux将这些设备的共同特性抽象出来，Linux input 子系统就产生了。
3.2.软件架构
输入子系统是由设备驱动层（input driver)、输入核心层（input core)、输入事件处理层（input event handle)组成，具体架构如图4.1所示：
- （1）input设备驱动层：负责具体的硬件设备，将底层的硬件输入转化为统一的事件形式，向input核心层和汇报；
*（2）input核心层：连接input设备驱动层与input事件处理层，向下提供驱动层的接口，向上提供事件处理层的接口；
*（3）input事件处理层：为不同硬件类型提供了用户访问以及处理接口，将硬件驱动层传来的事件报告给用户程序。
在input子系统中，每个事件的发生都使用事件（type）->子事件（code）->值（value）
所有的输入设备的主设备号都是13，input-core通过次设备来将输入设备进行分类，如0-31是游戏杆，32-63是鼠标（对应Mouse Handler)、64-95是事件设备（如触摸屏，对应Event Handler)。
Linux输入子系统支持的数据类型
| 时间类型 | 编码 | 含义 |
|---|---|---|
| EV_SYN | 0x00 | 同步事件 |
| EV_KEY | 0x01 | 按键事件（鼠标，键盘等） |
| EV_REL | 0x02 | 相对坐标(如：鼠标移动，报告相对最后一次位置的偏移) |
| EV_ABS | 0x03 | 绝对坐标(如：触摸屏或操作杆，报告绝对的坐标位置) |
| EV_MSC | 0x04 | 其它 |
| EV_SW | 0x05 | 开关 |
| EV_LED | 0x11 | 按键/设备灯 |
| EV_SND | 0x12 | 声音/警报 |
| EV_REP | 0x14 | 重复 |
| EV_FF | 0x15 | 力反馈 |
| EV_PWR | 0x16 | 电源 |
| EV_FF_STATUS | 0x17 | 力反馈状态 |
| EV_MAX | 0x1f | 事件类型最大个数和提供位掩码支持 |
定义的按键值
#define KEY_RESERVED 0
#define KEY_ESC 1
#define KEY_1 2
#define KEY_2 3
#define KEY_3 4
#define KEY_4 5
#define KEY_5 6
#define KEY_6 7
#define KEY_7 8
#define KEY_8 9
#define KEY_9 10
#define KEY_0 11
...
3.3.数据结构
三个数据结构input_dev，input_handle，input_handler之间的关系如图4.2、4.3所示
input_dev：是硬件驱动层，代表一个input设备。
input_handler：是事件处理层，代表一个事件处理器。
input_handle：属于核心层，代表一个配对的input设备与input事件处理器。
input_dev 通过全局的input_dev_list链接在一起，设备注册的时候完成这个操作。
input_handler 通过全局的input_handler_list链接在一起。事件处理器注册的时候实现了这个操作（事件处理器一般内核自带，不需要我们来写）
input_hande 没有一个全局的链表，它注册的时候将自己分别挂在了input_dev 和 input_handler 的h_list上了。通过input_dev 和input_handler就可以找到input_handle在设备注册和事件处理器，注册的时候都要进行配对工作，配对后就会实现链接。通过input_handle也可以找到input_dev和input_handler。
我们可以看到，input_device和input_handler中都有一个h_list,而input_handle拥有指向input_dev和input_handler的指针，也就是说input_handle是用来关联input_dev和input_handler的。
那么为什么一个input_device和input_handler中拥有的是h_list而不是一个handle呢？
因为一个device可能对应多个handler,而一个handler也不能只处理一个device,比如说一个鼠标，它可以对应even handler，也可以对应mouse handler,因此当其注册时与系统中的handler进行匹配，就有可能产生两个实例，一个是evdev,另一个是mousedev,而任何一个实例中都只有一个handle。
至于以何种方式来传递事件，就由用户程序打开哪个实例来决定。后面一个情况很容易理解，一个事件驱动不能只为一个甚至一种设备服务，系统中可能有多种设备都能使用这类handler,比如event handler就可以匹配所有的设备。在input子系统中，有8种事件驱动，每种事件驱动最多可以对应32个设备，因此dev实例总数最多可以达到256个
3.3.1. Input_dev
输入设备
/* include/linux/input.h */
struct input_dev {
const char *name; /* 设备名称 */
const char *phys; /* 设备在系统中的路径 */
const char *uniq; /* 设备唯一id */
struct input_id id; /* input设备id号 */
unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];
unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; /* 设备支持的事件类型，主要有EV_SYNC，EV_KEY，EV_KEY,EV_REL,EV_ABS等*/
unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 按键所对应的位图 */
unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; /* 相对坐标对应位图 */
unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; /* 决定左边对应位图 */
unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; /* 支持其他事件 */
unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /* 支持led事件 */
unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; /* 支持声音事件 */
unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; /* 支持受力事件 */
unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /* 支持开关事件 */
unsigned int hint_events_per_packet; /* 平均事件数*/
unsigned int keycodemax; /* 支持最大按键数 */
unsigned int keycodesize; /* 每个键值字节数 */
void *keycode; /* 存储按键值的数组的首地址 */
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; /* 设备关联的反馈结构，如果设备支持 */
unsigned int repeat_key; /* 最近一次按键值，用于连击 */
struct timer_list timer; /* 自动连击计时器 */
int rep[REP_CNT]; /* 自动连击参数 */
struct input_mt *mt; /* 多点触控区域 */
struct input_absinfo *absinfo; /* 存放绝对值坐标的相关参数数组 */
unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; /* 反应设备当前的案件状态 */
unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; /* 反应设备当前的led状态 */
unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; /* 反应设备当前的声音状态 */
unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; /* 反应设备当前的开关状态 */
int (*open)(struct input_dev *dev); /* 第一次打开设备时调用，初始化设备用 */
void (*close)(struct input_dev *dev); /* 最后一个应用程序释放设备事件，关闭设备 */
int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file); /* 用于处理传递设备的事件 */
int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value); /* 事件处理函数，主要是接收用户下发的命令，如点亮led */
struct input_handle __rcu *grab; /* 当前占有设备的input_handle */
spinlock_t event_lock; /* 事件锁 */
struct mutex mutex; /* 互斥体 */
unsigned int users; /* 打开该设备的用户数量（input_handle） */
bool going_away; /* 标记正在销毁的设备 */
struct device dev; /* 一般设备 */
struct list_head h_list; /* 设备所支持的input handle */
struct list_head node; /* 用于将此input_dev连接到input_dev_list */
unsigned int num_vals; /* 当前帧中排队的值数 */
unsigned int max_vals; /* 队列最大的帧数*/
struct input_value *vals; /* 当前帧中排队的数组*/
bool devres_managed; /* 表示设备被devres 框架管理，不需要明确取消和释放*/
};
3.3.2. Input_handler
处理具体的输入事件的具体函数
/* include/linux/input.h */
struct input_handler {
void *private; /* 存放handle数据 */
void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
void (*events)(struct input_handle *handle,
const struct input_value *vals, unsigned int count);
bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev);
int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
void (*start)(struct input_handle *handle);
bool legacy_minors;
int minor;
const char *name; /* 名字 */
const struct input_device_id *id_table; /* input_dev匹配用的id */
struct list_head h_list; /* 用于链接和handler相关的handle，input_dev与input_handler配对之后就会生成一个input_handle结构 */
struct list_head node; /* 用于将该handler链入input_handler_list，链接所有注册到内核的所有注册到内核的事件处理器 */
};
3.3.3. Input_handle
连接输入设备和处理函数
/* include/linux/input.h */
struct input_handle {
void *private; /* 数据指针 */
int open; /* 打开标志，每个input_handle 打开后才能操作 */
const char *name; /* 设备名称 */
struct input_dev *dev; /* 指向所属的input_dev */
struct input_handler *handler; /* 指向所属的input_handler */
struct list_head d_node; /* 用于链入所指向的input_dev的handle链表 */
struct list_head h_node; /* 用于链入所指向的input_handler的handle链表 */
};
3.3.4. Evdev
字符设备事件
/* drivers/input/evdev.c */
struct evdev {
int open; /* 设备被打开的计数 */
struct input_handle handle; /* 关联的input_handle */
wait_queue_head_t wait; /* 等待队列，当前进程读取设备，没有事件产生时，
进程就会sleep */
struct evdev_client __rcu *grab; /* event响应 */
struct list_head client_list; /* evdev_client链表，说明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;
struct mutex mutex;
struct device dev;
struct cdev cdev;
bool exist; /* 设备存在判断 */
};
3.3.5. evdev_client
字符设备事件响应
/* drivers/input/evdev.c */
struct evdev_client {
unsigned int head; /* 动态索引，每加入一个event到buffer中，head++ */
unsigned int tail; /* 动态索引，每取出一个buffer中到event，tail++ */
unsigned int packet_head; /* 数据包头部 */
spinlock_t buffer_lock;
struct fasync_struct *fasync; /* 异步通知函数 */
struct evdev *evdev;
struct list_head node; /* evdev_client链表项 */
int clkid;
unsigned int bufsize;
struct input_event buffer[]; /* 用来存放input_dev事件缓冲区 */
};
3.3.6. Evdev_handler
evdev_handler事件处理函数
/* drivers/input/input.c */
static struct input_handler evdev_handler = {
.event = evdev_event, /* 事件处理函数， */
.events = evdev_events, /* 事件处理函数， */
.connect = evdev_connect, /* 连接函数，将事件处理和输入设备联系起来 */
.disconnect = evdev_disconnect, /* 断开该链接 */
.legacy_minors = true,
.minor = EVDEV_MINOR_BASE,
.name = "evdev", /* handler名称 */
.id_table = evdev_ids, /* 断开该链接 */
};
3.3.7. input_event
标准按键编码信息
/* drivers/input/evdev.c */
struct input_event {
struct timeval time; /* 事件发生的时间 */
__u16 type; /* 事件类型 */
__u16 code; /* 事件码 */
__s32 value; /* 事件值 */
};
3.3.8. input_id
和input输入设备相关的id信息
/* include/uapi/linux/input.h */
struct input_id {
__u16 bustype; /* 总线类型 */
__u16 vendor; /* 生产厂商 */
__u16 product; /* 产品类型 */
__u16 version; /* 版本 */
};
3.3.9. input_device_id
/* include/uapi/linux/input.h */
struct input_device_id {
kernel_ulong_t flags;
__u16 bustype; /* 总线类型 */
__u16 vendor; /* 生产厂商 */
__u16 product; /* 产品类型 */
__u16 version; /* 版本 */
kernel_ulong_t evbit[INPUT_DEVICE_ID_EV_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t keybit[INPUT_DEVICE_ID_KEY_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t relbit[INPUT_DEVICE_ID_REL_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t absbit[INPUT_DEVICE_ID_ABS_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t mscbit[INPUT_DEVICE_ID_MSC_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t ledbit[INPUT_DEVICE_ID_LED_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t sndbit[INPUT_DEVICE_ID_SND_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t ffbit[INPUT_DEVICE_ID_FF_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t swbit[INPUT_DEVICE_ID_SW_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t propbit[INPUT_DEVICE_ID_PROP_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
kernel_ulong_t driver_info;
};
3.3.10. input_even
输入事件的传递已input_event为基本单位
struct input_event {
struct timeval time; //时间戳
__u16 type; //事件总类型
__u16 code; //事件子类型
__s32 value; //事件值
};
3.4. Linux input 子系统关键流程
核心层，执行的时候会注册设备号，然后在handler层注册input_handler，也就是evdev_handler会注册到核心层维护的链表中。
然后进行硬件初始化获取数据，而且需要将设备注册到链表中。注册进来就就会遍历input_handler_list链表，找到对应的handler，匹配成功后会调用connect方法。connect分配evdev，evdev就记录了input_handler和input_device之间的关系，同时创建设备节点，还会注册cdev从而可以让应用调用。
当应用程序调用open，read等接口的时候就会调用input_handler层实现的xxx_open，那么open就会分配好evdev_client，最终在input_dev层上报数据的时候会自动调用input_handler，input_handler就会调用events填充上报的数据到缓冲区client，此时如果没有唤醒队列的话应用read的时候会阻塞，而唤醒队列后最终使用copy_to_user来给应用数据。
设备驱动程序上报事件的函数有：
input_report_key //上报按键事件
input_report_rel //上报相对坐标事件
input_report_abs //上报绝对坐标事件
input_report_ff_status
input_report_switch
input_sync //上报完成后需要调用这些函数来通知系统处理完整事件
input_mt_sync //上报完成后需要调用这些函数来通知系统处理完整事件
这些函数其实是input_event函数的封装，调用的都是input_event函数，在输入设备驱动(input_dev)中，一般通过轮询或中断方式获取输入事件的原始值（raw value)，经过处理后再使用input_event()函数上报；核心层将事件数据（type、code、value)打包、分发至事件处理器；调用关系为：input_event->input_handle_event->input_pass_values，这一函数都在input.c实现。
3.4.1. Input 设备注册流程
输入设备注册过程如图4.3所示
3.4.2. 连接设备流程
连接设备流程如图4.4所示
3.4.3. 事件上报流程
事件上报流程如图4.5所示
3.4.4. 数据读取流程
数据读取流程如图4.6所示
3.5.关键函数解析
3.5.1. input_init
input子系统使用subsys_initcall宏修饰input_init()函数在内核启动阶段被调用。input_init()函数在内核启动阶段被调用。input_init()函数的主要工作是：在sys文件系统下创建一个设备类（/sys/class/input），调用register_chrdev()函数注册input设备。
/* drivers/input/input.c */
static int __init input_init(void)
{
int err;
err = class_register(&input_class); /* 注册类，放在sys/class下 */
if (err) {
pr_err("unable to register input_dev class\\n");
return err;
}
err = input_proc_init(); /* 在proc目录下建立相关目录 */
if (err)
goto fail1;
err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0),
INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input"); /* 注册字符设备编号，INPUT_MAJOR 永远是13 */
if (err) {
pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
goto fail2;
}
return 0;
fail2: input_proc_exit();
fail1: class_unregister(&input_class);
return err;
}
3.5.2. Input_register_device
/* drivers/input/input.c */
int input_register_device(struct input_dev *dev)
{
struct atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);
struct input_devres *devres = NULL;
struct input_handler *handler;
unsigned int packet_size;
const char *path;
int error;
if (dev->devres_managed) {
devres = devres_alloc(devm_input_device_unregister,
sizeof(*devres), GFP_KERNEL);
if (!devres)
return -ENOMEM;
devres->input = dev;
}
/* 每个input_device都会产生EV_SYN/SYN_REPORT时间，所以就放在一起设置 */
__set_bit(EV_SYN, dev->evbit);
/* KEY_RESERVED is not supposed to be transmitted to userspace. */
__clear_bit(KEY_RESERVED, dev->keybit);
/* 没有设置的位，确保被清零 */
input_cleanse_bitmasks(dev);
/* */
packet_size = input_estimate_events_per_packet(dev);
if (dev->hint_events_per_packet < packet_size)
dev->hint_events_per_packet = packet_size;
dev->max_vals = dev->hint_events_per_packet + 2;
dev->vals = kcalloc(dev->max_vals, sizeof(*dev->vals), GFP_KERNEL);
if (!dev->vals) {
error = -ENOMEM;
goto err_devres_free;
}
/* 如果延时周期是程序预先设定的，那么是由驱动自动处理，主要是为了处理重复按键 */
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;
}
if (!dev->getkeycode) /* 获取按键值 */
dev->getkeycode = input_default_getkeycode;
if (!dev->setkeycode) /* 设置按键值 */
dev->setkeycode = input_default_setkeycode;
error = device_add(&dev->dev); /* 将dev注册到sys */
if (error)
goto err_free_vals;
path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);
pr_info("%s as %s\\n",
dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");
kfree(path);
error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
if (error)
goto err_device_del;
list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list); /* 将新的dev放入链表中 */
/* 遍历input_handler_list链表中的所有input_handler，是否支持这个新input_dev ；
若两者支持，便进行连接 */
list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
input_attach_handler(dev, handler);
input_wakeup_procfs_readers();
mutex_unlock(&input_mutex);
if (dev->devres_managed) {
dev_dbg(dev->dev.parent, "%s: registering %s with devres.\\n",
__func__, dev_name(&dev->dev));
devres_add(dev->dev.parent, devres);
}
return 0;
err_device_del:
device_del(&dev->dev);
err_free_vals:
kfree(dev->vals);
dev->vals = NULL;
err_devres_free:
devres_free(devres);
return error;
}
EXPORT_SYMBOL(input_register_device);
input_dev_list和input_handler_list是全局的一个链表
static LIST_HEAD(input_dev_list);
static LIST_HEAD(input_handler_list);
list_for_each_entry是一个宏，展开如下
获取input_handler_list的每一项和input_dev匹配，通过for循环遍历.
for (handler = list_first_entry(input_handler_list, &handler, node);
&handler->node != (input_handler_list);
&handler = list_next_entry(&handler, node))
input_attach_handler(dev, handler);
list_first_entry 获得第一个列表元素
list_next_entry 获得下一个列表元素
3.5.3. input_register_handle
注册一个handle，链接input_handler和input_dev的h_list
/* drivers/input/input.c */
int input_register_handle(struct input_handle *handle)
{
struct input_handler *handler = handle->handler;
struct input_dev *dev = handle->dev;
int error;
error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);
if (error)
return error;
if (handler->filter)
list_add_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
else
list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
/* 将handle的d_node，链接到其相关的input_dev的h_list链表中 */
mutex_unlock(&dev->mutex);
list_add_tail_rcu(&handle->h_node, &handler->h_list);
/* 将handle的h_node，链接到其相关的input_handler的h_list链表中 */
if (handler->start)
handler->start(handle);
return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(input_register_handle);
3.5.4. input_register_handler
注册一个事件，进行匹配设备和事件的绑定
/* drivers/input/input.c */
int input_register_handler(struct input_handler *handler)
{
struct input_dev *dev;
int error;
error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
if (error)
return error;
INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list); /* 连接到input_handler_list链表中 */
/* 遍历input_dev_list，配对 input_dev 和 handler */
list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
input_attach_handler(dev, handler); /* event节点加入列表 */
input_wakeup_procfs_readers();
mutex_unlock(&input_mutex);
return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(input_register_handler);
3.5.5. evdev_connect
事件处理器evdev，生成一个新的evdev设备，连接input核心，回调函数。
/* drivers/input/evdev.c */
static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,
const struct input_device_id *id)
{
struct evdev *evdev;
int minor;
int dev_no;
int error;
/* 获取次设备号，从evdev_table中找到一个未使用的最小的数组项，最大值32 */
minor = input_get_new_minor(EVDEV_MINOR_BASE, EVDEV_MINORS, true);
if (minor < 0) {
error = minor;
pr_err("failed to reserve new minor: %d\\n", error);
return error;
}
/* 分配空间 */
evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
if (!evdev) {
error = -ENOMEM;
goto err_free_minor;
}
/* 初始化client_list链表头，代表多少应用读写这个设备 */
INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);
spin_lock_init(&evdev->client_lock); /* 加锁 */
mutex_init(&evdev->mutex); /* */
init_waitqueue_head(&evdev->wait); /* 初始化等待队列，当evdev没有数据可读时，就 在 该队列上睡眠 */
evdev->exist = true; /* 设备存在 */
dev_no = minor;
if (dev_no < EVDEV_MINOR_BASE + EVDEV_MINORS)
dev_no -= EVDEV_MINOR_BASE;
dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", dev_no); /* 设置设备名为eventX */
evdev->handle.dev = input_get_device(dev); /* 获取设备 */
evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev); /* 设备名称 */
evdev->handle.handler = handler; /* handler绑定 */
evdev->handle.private = evdev; /* evdev数据指向 */
evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, minor); /* sysfs下的设备号 */
evdev->dev.class = &input_class; /* 将input_class作为设备类 */
evdev->dev.parent = &dev->dev; /* input_dev作为evdev的父设备 */
evdev->dev.release = evdev_free; /* 释放函数 */
device_initialize(&evdev->dev); /* 初始化设备 */
/* 注册一个handle处理事件 */
error = input_register_handle(&evdev->handle); if (error)
goto err_free_evdev;
cdev_init(&evdev->cdev, &evdev_fops); /* 字符设备初始化 */
error = cdev_device_add(&evdev->cdev, &evdev->dev); /* 添加字符设备 */
if (error)
goto err_cleanup_evdev;
return 0;
err_cleanup_evdev:
evdev_cleanup(evdev);
err_unregister_handle:
input_unregister_handle(&evdev->handle);
err_free_evdev:
put_device(&evdev->dev);
err_free_minor:
input_free_minor(minor);
return error;
}
- （1）是在保存区驱动设备名字，比如下图（键盘驱动）event1：因为没有设置设备号，默认从小到大排序，其中event0是表示input子系统，所以键盘驱动名字就是event1。
- （2）是保存驱动设备的主次设备号，其中主设备号INPUT_MAJOR=13，次设备号=EVSEV_MINOR_BASE+驱动程序本身设备号。
- （3）会在/sys/class/input类下创建驱动设备event%d，比如键盘驱动event1
- （4）最终进入input_register_handler()函数来注册handle。
3.5.6. input_attach_handler
设备匹配具体实现
/* drivers/input/input.c */
static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
{
const struct input_device_id *id;
int error;
/* blacklist是handler该忽略input设备类型 */
if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))
return -ENODEV;
id = input_match_device(handler->id_table, dev);
/* 这个是主要的配对函数，匹配handler和device的ID */
if (!id)
return -ENODEV;
error = handler->connect(handler, dev, id);
/* 配对成功调用handler的connect函数，这个函数在事件处理器中定义，主要生成一个input_handle结构，并初始化，还生成一个事件处理器相关的设备结构 */
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);
/* 出错处理 */
return error;
}
3.5.7. input_match_device
比较input_dev中的id和handler支持的id，存放在handler中的id_table。
/* drivers/input/input.c */
static const struct input_device_id *input_match_device(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev)
{
const struct input_device_id *id;
/* 遍历id_table的id匹配 */
for (id = handler->id_table; id->flags || id->driver_info; id++) {
if (input_match_device_id(dev, id) &&
(!handler->match || handler->match(handler, dev))) {
return id;
}
}
return NULL;
}
3.5.8. input_allocate_device
初始化input_dev设备
/* drivers/input/evdev.c */
struct input_dev *input_allocate_device(void)
{
static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(-1);
struct input_dev *dev;
/* 遍历id_table的id匹配 */
dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
if (dev) {
dev->dev.type = &input_dev_type;
dev->dev.class = &input_class;
device_initialize(&dev->dev);
mutex_init(&dev->mutex);
spin_lock_init(&dev->event_lock);
timer_setup(&dev->timer, NULL, 0);
INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);
INIT_LIST_HEAD(&dev->node);
dev_set_name(&dev->dev, "input%lu",
(unsigned long)atomic_inc_return(&input_no));
__module_get(THIS_MODULE);
}
return dev;
}
EXPORT_SYMBOL(input_allocate_device);
3.5.9. input_event
调用input_handle_event进行事件处理
dev是上报事件的设备，type是事件总类型，code是事件子类型，value是事件值。
/* drivers/input/input.c */
void (struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)
{
unsigned long flags;
/* 判断输入事件是否支持该设备 */
if (is_event_supported(type, dev->evbit, EV_MAX)) {
spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags); /* 事件加锁 */
input_handle_event(dev, type, code, value); /* 发送事件调用input_pass_values */
spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
}
}EXPORT_SYMBOL(input_event);
3.5.10. input_handle_event
按键上报的处理函数
/* drivers/input/input.c */
static void input_handle_event(struct input_dev *dev,
unsigned int type, unsigned int code, int value)
{ /* 处理事件 */
int disposition = input_get_disposition(dev, type, code, &value);
/* 处理EV_SYN事件 */
if (disposition != INPUT_IGNORE_EVENT && type != EV_SYN)
add_input_randomness(type, code, value);
/* 一些特殊事件需要对dev也上报，比如led */
if ((disposition & INPUT_PASS_TO_DEVICE) && dev->event)
dev->event(dev, type, code, value);
if (!dev->vals)
return;
/* 向上层handler汇报事件 */
if (disposition & INPUT_PASS_TO_HANDLERS) {
struct input_value *v;
if (disposition & INPUT_SLOT) {
v = &dev->vals[dev->num_vals++];
v->type = EV_ABS;
v->code = ABS_MT_SLOT;
v->value = dev->mt->slot;
}
/* 缓存event事件 */
v = &dev->vals[dev->num_vals++];
v->type = type;
v->code = code;
v->value = value;
}
/* 向上层handler汇报事件，刷新缓冲区，上报event事件 */
if (disposition & INPUT_FLUSH) {
if (dev->num_vals >= 2)
input_pass_values(dev, dev->vals, dev->num_vals);
dev->num_vals = 0;
/* 缓冲的时间超过上限，也进行上报处理 */
} else if (dev->num_vals >= dev->max_vals - 2) {
dev->vals[dev->num_vals++] = input_value_sync;
input_pass_values(dev, dev->vals, dev->num_vals);/* 上报event事件 */
dev->num_vals = 0;
}
}
| 描述符宏定义 | 值 | 功能 |
|---|---|---|
| INPUT_INGORE_EVENT | 0 | 忽略该事件 |
| INPUT_PASS_TO_HANDLERS | 1 | 事件由handler处理 |
| INPUT_PASS_TO_DEVICE | 2 | 事件有设备处理 |
| INPUT_SLOT | 4 | 多点触摸事件 |
| INPUT_FLUSH | 8 | 刷新设备事件的缓冲区 |
| INPUT_PASS_TO_ALL | 3 | 事件有handler与设备同时处理 |
3.5.11. input_get_disposition
获取input事件类型
/* drivers/input/input.c */
static int input_get_disposition(struct input_dev *dev,
unsigned int type, unsigned int code, int *pval)
{
int disposition = INPUT_IGNORE_EVENT; /* 定义初始变量，如果没有更新，最后忽略 */
int value = *pval;
/* 处理各类事件 */
switch (type) {
/* 同步事件 */
case EV_SYN:
switch (code) {
case SYN_CONFIG:
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
case SYN_REPORT:
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS | INPUT_FLUSH;
break;
case SYN_MT_REPORT:
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
break;
}
break;
case EV_KEY:
/* 判断是否支持该键，同时判断按键状态是否改变 */
if (is_event_supported(code, dev->keybit, KEY_MAX)) {
if (value == 2) {
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
break;
}
/* 判断value是否改变 */
if (!!test_bit(code, dev->key) != !!value) {
__change_bit(code, dev->key); /* 按位取反 */
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
}
}
break;
case EV_SW:
if (is_event_supported(code, dev->swbit, SW_MAX) &&
!!test_bit(code, dev->sw) != !!value) {
__change_bit(code, dev->sw);
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
}
break;
case EV_ABS:
if (is_event_supported(code, dev->absbit, ABS_MAX))
disposition = input_handle_abs_event(dev, code, &value);
break;
case EV_REL:
if (is_event_supported(code, dev->relbit, REL_MAX) && value)
disposition = INPUT_PASS_TO_HANDLERS;
break;
case EV_MSC:
if (is_event_supported(code, dev->mscbit, MSC_MAX))
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
case EV_LED:
if (is_event_supported(code, dev->ledbit, LED_MAX) &&
!!test_bit(code, dev->led) != !!value) {
__change_bit(code, dev->led);
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
}
break;
case EV_SND:
if (is_event_supported(code, dev->sndbit, SND_MAX)) {
if (!!test_bit(code, dev->snd) != !!value)
__change_bit(code, dev->snd);
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
}
break;
case EV_REP:
if (code <= REP_MAX && value >= 0 && dev->rep[code] != value) {
dev->rep[code] = value;
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
}
break;
case EV_FF:
if (value >= 0)
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
case EV_PWR:
disposition = INPUT_PASS_TO_ALL;
break;
}
*pval = value;
return disposition;
}
3.5.12. input_pass_event
调用input_pass_values
/* drivers/input/input.c */
static void input_pass_event(struct input_dev *dev,
unsigned int type, unsigned int code, int value)
{
struct input_value vals[] = { { type, code, value } };
input_pass_values(dev, vals, ARRAY_SIZE(vals)); /* 调用input_pass_values */
}
3.5.13. input_pass_values
上报事件的处理
/* drivers/input/input.c */
static void input_pass_values(struct input_dev *dev,
struct input_value *vals, unsigned int count)
{
struct input_handle *handle;
struct input_value *v;
if (!count)
return;
rcu_read_lock();
/* grab是强制为input device绑定的handler ，如果存在就直接调用 */
handle = rcu_dereference(dev->grab);
if (handle) {
count = input_to_handler(handle, vals, count);
} else {
/* 如果device绑定具体的handle，则遍历这个dev上的所有handle，向应用层open过的发送信息 */
list_for_each_entry_rcu(handle, &dev->h_list, d_node)
if (handle->open) {
count = input_to_handler(handle, vals, count);
if (!count)
break;
}
}
rcu_read_unlock();
/* 按键事件自动回复 */
if (test_bit(EV_REP, dev->evbit) && test_bit(EV_KEY, dev->evbit)) {
for (v = vals; v != vals + count; v++) {
if (v->type == EV_KEY && v->value != 2) {
if (v->value)
input_start_autorepeat(dev, v->code);
else
input_stop_autorepeat(dev);
}
}
}
}
函数最终就会调用到handler->event,对事件进行处理。
3.5.14. input_to_handler
/* drivers/input/input.c */
static unsigned int input_to_handler(struct input_handle *handle,
struct input_value *vals, unsigned int count)
{
struct input_handler *handler = handle->handler;
struct input_value *end = vals;
struct input_value *v;
if (handler->filter) {
for (v = vals; v != vals + count; v++) {
if (handler->filter(handle, v->type, v->code, v->value))
continue;
if (end != v)
*end = *v;
end++;
}
count = end - vals;
}
if (!count)
return 0;
if (handler->events)
handler->events(handle, vals, count);
else if (handler->event)
for (v = vals; v != vals + count; v++)
handler->event(handle, v->type, v->code, v->value);
return count;
}
3.5.15. evdev_events
事件处理函数
/* drivers/input/evdev.c */
static void evdev_events(struct input_handle *handle,
const struct input_value *vals, unsigned int count)
{
struct evdev *evdev = handle->private;
struct evdev_client *client;
ktime_t time_mono, time_real;
/* 获取时间信息 */
time_meno = ktime_get();
time_real = ktime_sub(time_mono, ktime_get_monotonic_offset());
rcu_read_lock();
client = rcu_dereference(evdev->grab);
/* 如果该evdev有个专用的client，那么就将事件发给它，如果发送给它，如果该evdev不存在专用的 cliect，那就把该事件发送给evdev上client_list链表上所有的client */
if (client)
evdev_pass_values(client, vals, count, ev_time); /* 打包数据 */
else
list_for_each_entry_rcu(client, &evdev->client_list, node)
evdev_pass_values(client, vals, count, ev_time);
rcu_read_unlock();
}
3.5.16. evdev_pass_values
填充event数据。
/* drivers/input/evdev.c */
static void evdev_pass_values(struct evdev_client *client,
const struct input_value *vals, unsigned int count, ktime_t *ev_time)
{
struct evdev *evdev = client->evdev;
const struct input_value *v;
struct input_event event;
struct timespec64 ts;
bool wakeup = false;
if (client->revoked)
return;
ts = ktime_to_timespec64(ev_time[client->clk_type]); /* 获取时间戳 */
event.input_event_sec = ts.tv_sec;
event.input_event_usec = ts.tv_nsec / NSEC_PER_USEC;
/* 中断禁止, 获取锁 */
spin_lock(&client->buffer_lock);
/* 多个数据 */
for (v = vals; v != vals + count; v++) {
if (__evdev_is_filtered(client, v->type, v->code))
continue;
if (v->type == EV_SYN && v->code == SYN_REPORT) {
/* drop empty SYN_REPORT */
if (client->packet_head == client->head)
continue;
wakeup = true;
}
/* 数据重新封装为event对象 */
event.type = v->type;
event.code = v->code;
event.value = v->value;
__pass_event(client, &event);// 在里面做消息传递
}
spin_unlock(&client->buffer_lock);
/* 唤醒队列 */
if (wakeup)
wake_up_interruptible(&evdev->wait);
}
3.5.17. __pass_event
设备驱动上报事件并不是直接传递给用户空间的，在通用事件处理器(evdev)中，事件被缓冲存在缓冲区中。__pass_event函数里会将input_event放到client结构结构体的环形缓冲区里，即evdev_client结构体的buffer,用户程序通过read()函数从环形缓冲区中获取input_event事件。
/* drivers/input/evdev.c */
static void __pass_event(struct evdev_client *client,
const struct input_event *event)
{
client->buffer[client->head++] = *event; /*将事件赋值给客户端的input_event缓冲区*/
client->head &= client->bufsize - 1; /*对头head自增指向下一个元素空间 */
/*当队头head与队尾tail相等时，说明缓冲区已满 */
if (unlikely(client->head == client->tail)) {
/*
* This effectively "drops" all unconsumed events, leaving
* EV_SYN/SYN_DROPPED plus the newest event in the queue.
*/
client->tail = (client->head - 2) & (client->bufsize - 1);
client->buffer[client->tail].input_event_sec = event->input_event_sec;
client->buffer[client->tail].input_event_usec = event->input_event_usec;
client->buffer[client->tail].type = EV_SYN;
client->buffer[client->tail].code = SYN_DROPPED;
client->buffer[client->tail].value = 0;
client->packet_head = client->tail;
}
/* 当遇到EV_SYN/ SYN_REPORT同步事件时，packet_head移动到对头head位置*/
if (event->type == EV_SYN && event->code == SYN_REPORT) {
client->packet_head = client->head;
kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);
static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,
const struct input_device_id *id)
{
struct evdev *evdev;
int minor;
int dev_no;
int error;
minor = input_get_new_minor(EVDEV_MINOR_BASE, EVDEV_MINORS, true);
if (minor < 0) {
error = minor;
pr_err("failed to reserve new minor: %d\\n", error);
return error;
}
evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
if (!evdev) {
error = -ENOMEM;
goto err_free_minor;
}
INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);
spin_lock_init(&evdev->client_lock);
mutex_init(&evdev->mutex);
init_waitqueue_head(&evdev->wait);
evdev->exist = true;
dev_no = minor;
/* Normalize device number if it falls into legacy range */
if (dev_no < EVDEV_MINOR_BASE + EVDEV_MINORS)
dev_no -= EVDEV_MINOR_BASE;
/*这里我们能看到最终生成的设备文件，例如event0、event1等待
dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", dev_no);
evdev->handle.dev = input_get_device(dev);
evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev);
evdev->handle.handler = handler;
evdev->handle.private = evdev;
/*在设备驱动视图/sys/class/input/和/sys/devices/目录下产生eventx设备，最终依event机制和mdev在/dev目录生成对应的设备文件*/
evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, minor);
evdev->dev.class = &input_class;
evdev->dev.parent = &dev->dev;
evdev->dev.release = evdev_free;
device_initialize(&evdev->dev);
error = input_register_handle(&evdev->handle);
if (error)
goto err_free_evdev;
cdev_init(&evdev->cdev, &evdev_fops);
evdev->cdev.kobj.parent = &evdev->dev.kobj;
error = cdev_add(&evdev->cdev, evdev->dev.devt, 1);
if (error)
goto err_unregister_handle;
error = device_add(&evdev->dev);
if (error)
goto err_cleanup_evdev;
return 0;
err_cleanup_evdev:
evdev_cleanup(evdev);
err_unregister_handle:
input_unregister_handle(&evdev->handle);
err_free_evdev:
put_device(&evdev->dev);
err_free_minor:
input_free_minor(minor);
return error;
}
}
}
3.5.18. evdev_connect
创建一个新的evdev 设备
3.5.19. input_proc_init
创建对应的目录结构
/* drivers/input/input.c */
static int __init input_proc_init(void)
{
struct proc_dir_entry *entry;
/* 在/proc/bus目录下创建input */
proc_bus_input_dir = proc_mkdir("bus/input", NULL);
if (!proc_bus_input_dir)
return -ENOMEM;
/* 在/proc/bus/input目录下创建devices文件 */
entry = proc_create("devices", 0, proc_bus_input_dir, &input_devices_fileops);
if (!entry)
goto fail1;
/* 在/proc/bus/input目录下创建handlers文件 */
entry = proc_create("handlers", 0, proc_bus_input_dir, &input_handlers_fileops);
if (!entry)
goto fail2;
return 0;
fail2:
remove_proc_entry("devices", proc_bus_input_dir);
fail1:
remove_proc_entry("bus/input", NULL);
return -ENOMEM;
}
3.5.20. input_set_capability
设置输入设备可以上报哪些事件，需要注意一次只能设置一个事件，如果设备上报多个事件，需要重复调用
/* drivers/input/input.c */
void input_set_capability(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code)
{
switch (type) {
case EV_KEY:
__set_bit(code, dev->keybit);
break;
case EV_REL:
__set_bit(code, dev->relbit);
break;
case EV_ABS:
input_alloc_absinfo(dev);
if (!dev->absinfo)
return;
__set_bit(code, dev->absbit);
break;
case EV_MSC:
__set_bit(code, dev->mscbit);
break;
case EV_SW:
__set_bit(code, dev->swbit);
break;
case EV_LED:
__set_bit(code, dev->ledbit);
break;
case EV_SND:
__set_bit(code, dev->sndbit);
break;
case EV_FF:
__set_bit(code, dev->ffbit);
break;
case EV_PWR:
/* do nothing */
break;
default:
pr_err("%s: unknown type %u (code %u)\\n", __func__, type, code);
dump_stack();
return;
}
__set_bit(type, dev->evbit);
}
EXPORT_SYMBOL(input_set_capability);
3.5.21. evdev_read
读取event数据
static ssize_t evdev_read(struct file *file, char __user *buffer,
size_t count, loff_t *ppos)
{
struct evdev_client *client = file->private_data;
struct evdev *evdev = client->evdev;
struct input_event event;
size_t read = 0;
int error;
if (count != 0 && count < input_event_size())
return -EINVAL;
for (;;) {
if (!evdev->exist || client->revoked)
return -ENODEV;
/* client的环形缓冲区中没有数据并且是非阻塞的，那么返回-EAGAIN，也就是try again */
if (client->packet_head == client->tail &&(file->f_flags & O_NONBLOCK))
return -EAGAIN;
/*
* count == 0 is special - no IO is done but we check
* for error conditions (see above).
*/
if (count == 0)
break;
/* 如果获得了数据，就取出来 */
while (read + input_event_size() <= count &&
evdev_fetch_next_event(client, &event)) {
/* 传给用户 */
if (input_event_to_user(buffer + read, &event))
return -EFAULT;
read += input_event_size();
}
if (read)
break;
/* 如果没有数据，并且是阻塞的，则在等待队列上等待 */
if (!(file->f_flags & O_NONBLOCK)) {
error = wait_event_interruptible(evdev->wait,
client->packet_head != client->tail || !evdev->exist || client->revoked);
if (error)
return error;
}
}
return read;
}
如果read进行进入休眠状态，则会被evdev_event函数唤醒
4. 模块测试
4.1.测试概述
应用有两条路径，如下所示
/sys/class/input
console:/sys/class/input # ls
event0 event1 event2 input0 input1 input2 mice
/dev/input
console:/dev/input # ls
event0 event1 event2 mice
查看设备信息
$ cat /proc/bus/input/devices
I: Bus=0000 Vendor=0000 Product=0000 Version=0000
N: Name="lombo-ir"
P: Phys=lombo-ir/input0
S: Sysfs=/devices/platform/4014800.ir/rc/rc0/input0
U: Uniq=
H: Handlers=event0
B: PROP=0
B: EV=100013
B: KEY=1 0 0 0 0 0 0 0 1680 0 0 ffc
B: MSC=10
event节点里面存放的数据都是没有经过处理的原始数据流。cat 对应的eventX节点就可以查看输入的数据。
$ cat event0
4.2.应用测试
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <time.h>
#include <linux/input.h>
int main(void)
{
int ret;
int fd;
struct input-event value;
fd = open("/dev/input/event1", O_RDWR);
if (fd < 0) {
printf("open event1 failed %d\\n", fd);
return 0;
}
while(1) {
ret = read(fd, &value, sizeof(value));
if (ret < 0)
printf("read failed\\n");
printf("input type:%d code:%d value:%d\\n", value.type,
value.code, value.value);
}
return 0;
}
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以上是关于Linux input 子系统详解的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Linux 输入设备调试详解（零基础开发）Rotary_Encoder旋转编码器模块（EC11）通用GPIO为例 挂载input输入子系统