[Linux]input 子系统学习笔记（简单范例和四个基本函数）
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输入子系统是为了将输入设备的功能呈现给应用程序。
它支持 鼠标、键盘、蜂鸣器、触摸屏、传感器等需要不断上报数据的设备。
简单的例子
这个例子中的设备只有一个按键key，当key按下时，将产生中断，内核检测到中断并对其进行处理。
#include
#include
static struct input_dev *button_dev; /*输入设备结构体*/
/*中断处理函数*/
static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy)
{
/*向输入子系统报告产生按键事件*/
input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);
/*通知接收者，一个报告发送完毕*/
input_sync(button_dev);
return IRQ_HANDLED; //?
}
/*加载函数*/
static int __init button_init(void)
{
int error;
/*申请中断处理函数*/ //返回0表示成功，返回-INVAL表示无效
if(request_irq(BUTTON_IRQ,button_interrupt,0,"button",NULL))
{
/*申请失败，则打印出错信息*/
printk(KERN_ERR "button.c: Can't allocate irq %d\n", button_irq);
return -EBUSY;
}
/*分配一个设备结构体*/
//将在 sys/class/input/input-n 下面创建设备属性文件
button_dev = input_allocate_device();
if (!button_dev) /*判断分配是否成功*/
{
printk(KERN_ERR "button.c: Not enough memory\n");
error = -ENOMEM;
goto err_free_irq;
}
button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY); /*设置按键信息*/
button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);
error = input_register_device(button_dev); /*注册一个输入设备*/
if (error)
{
printk(KERN_ERR "button.c: Failed to register device\n");
goto err_free_dev;
}
return 0;
err_free_dev: /*以下是错误处理*/
input_free_device(button_dev);
err_free_irq:
free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);
return error;
}
static void __exit button_exit(void) /*卸载函数*/
{
input_unregister_device(button_dev); /*注销按键设备*/
free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt); /*释放按键占用的中断线*/
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit); 从这个简单的例子中可以看到。
在初始化函数 button_init() 中注册了一个中断处理函数，然后调用 input_allocate_device() 函数分配了一个 input_dev 结构体，并调用 input_register_device() 对其进行注册。
在中断处理函数 button_interrupt() 中，实例将接收到的按键信息上报给 input 子系统，从而通过 input子系统，向用户态程序提供按键输入信息。
input 子系统的关键函数
input_allocate_device()
input_register_device()->input_attach_handler()->input_match_device()
input_allocate_device()
这个函数在内存中为输入设备结构体分配一个空间，并对其主要成员进行初始化。
其代码如下
struct input_dev *input_allocate_device(void)
{
struct input_dev *dev;
dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);
/*分配一个input_dev结构体，并初始化为0*/
if (dev) {
dev->dev.type = &input_dev_type; /*初始化设备的类型*/
dev->dev.class = &input_class; /*设置为输入设备类*/
device_initialize(&dev->dev); /*初始化device结构*/
mutex_init(&dev->mutex); /*初始化互斥锁*/
spin_lock_init(&dev->event_lock); /*初始化事件自旋锁*/
INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list); /*初始化链表*/
INIT_LIST_HEAD(&dev->node); /*初始化链表*/
__module_get(THIS_MODULE); /*模块引用技术加1*/
}
return dev;
} 其返回一个指向 input_dev 类型的指针，该结构体是一个输入设备结构体，包含了输入设备的相关信息（按键码、设备名、支持的事件）。
input_register_device()
这个函数是输入子系统核心(input core)提供的函数。它将input_dev 结构体注册到输入子系统核心中（input_dev 结构体必须由 input_allocate_device()函数来分配的）。
如果函数注册失败，必须调用 input_free_device() 函数来释放分配的空间。
如果函数注册成功，在卸载函数中应该调用 input_unregister_device() 函数来注销输入设备结构体。
我们看一下函数原型：
int input_register_device(struct input_dev *dev)
{
//定义一些函数中将用到的局部变量
static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);
struct input_handler *handler;
const char *path;
int error;
//设置 input_dev 所支持的事件类型，由 evbit 成员来表示。具体类型在后面归纳。
__set_bit(EV_SYN, dev->evbit);
//初始化 timer 定时器，用来处理重复点击按键。(去抖)
init_timer(&dev->timer);
//如果 rep[REP_DELAY] 和 [REP_PERIOD] 没有设值，则赋默认值。为了去抖。
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;
}
//检查下列两个函数是否被定义，没有被定义则赋默认值。
if (!dev->getkeycode)
dev->getkeycode = input_default_getkeycode; //得到指定位置键值
if (!dev->setkeycode)
dev->setkeycode = input_default_setkeycode; //设置指定位置键值
//设置 input_dev 中 device 的名字为 inputN
//将如 input0 input1 input2 出现在 sysfs 文件系统中
dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",(unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);
//将 input->dev 包含的 device 结构注册到 Linux 设备模型中。
//并在文件系统中表现出来
error = device_add(&dev->dev);
if (error)
return error;
//打印设备的路径并输出调试信息
path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);
printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n",
dev->name ? dev->name :
"Unspecified device" , path ? : "N/A");
kfree(path);
error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
if (error) {
device_del(&dev->dev);
return error;
}
//将 input_dev 加入 input_dev_list 链表中（这个链表中包含有所有 input 设备）
list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);
list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node);
//调用 input_attatch_handler()函数匹配 handler 和 input_dev。
//这个函数很重要，在后面单独分析。
input_attach_handler(dev, handler);
input_wakeup_procfs_readers();
mutex_unlock(&input_mutex);
return 0;
} 给 evbit 设置的，input_dev所支持的事件类型：
#define EV_SYN 0x00 /*表示设备支持所有的事件*/
#define EV_KEY 0x01 /*键盘或者按键，表示一个键码*/
#define EV_REL 0x02 /*鼠标设备，表示一个相对的光标位置结果*/
#define EV_ABS 0x03 /*手写板产生的值，其是一个绝对整数值*/
#define EV_MSC 0x04 /*其他类型*/
#define EV_LED 0x11 /*LED灯设备*/
#define EV_SND 0x12 /*蜂鸣器，输入声音*/
#define EV_REP 0x14 /*允许重复按键类型*/
#define EV_PWR 0x16 /*电源管理事件*/ input_attatch_handler()
这个函数用来匹配 input_dev 和 handler，匹配成功才进行关联。
函数代码如下
static int input_attach_handler(struct input_dev *dev,
struct input_handler *handler)
{
// input_device_id 这个结构体表示设备的标识，存储了设备信息。
const struct input_device_id *id; /*输入设备的指针*/
int error;
//先判断 handler 的 blacklist 有无赋值，然后判断是否匹配
//blacklist 是一个 input_device_id *类型，指向了一个表，表中存放的是该驱动程序应该忽略的设备
if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))
return -ENODEV;
/*** 设备和处理函数之间的匹配 ***/
//匹配 handler->id_table指向的列表中的设备 和 dev->id 数据
id = input_match_device(handler->id_table, dev);
if (!id)
return -ENODEV;
//匹配成功则调用 handler->connect，连接 handler 和 input_dev
error = handler->connect(handler, dev, id);/*连接设备和处理函数*/
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;
} input_device_id 结构体的定义：
struct input_device_id {
kernel_ulong_t flags; /*标志信息*/
__u16 bustype; /*总线类型*/
__u16 vendor; /*制造商ID*/
__u16 product; /*产品ID*/
__u16 version; /*版本号*/
...
kernel_ulong_t driver_info; /*驱动额外的信息*/
}; input_match_device()
这个函数用来将 input_dev 和 handler 进行匹配。
handler->id_table 中定义了其支持 input_dev 设备。
static const struct input_device_id *input_match_device(const struct
input_device_id *id,struct input_dev *dev)
{
int i;
//匹配 id 和 dev->id 中的信息
for (; id->flags || id->driver_info; id++) {
if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS)
if (id->bustype != dev->id.bustype) //总线类型
continue;
if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR)
if (id->vendor != dev->id.vendor) //厂商信息
continue;
if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT)
if (id->product != dev->id.product) //匹配设备号
continue;
if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VERSION)
if (id->version != dev->id.version) //匹配版本号
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;
} 在上面，只有 flags 中的信息匹配成功，或者 flags 没有定义才会调用下面。
#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; 从宏定义中可以看到，
只有当 input 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。
总结
在 input 的分配和注册中，我们分析了四个函数。
1. input_allocate_device 在内存中为输入设备结构体分配空间并进行初始化。
2. input_register_device()->input_attach_handler()->input_match_device()
input_register_device
将input_dev 结构体注册到输入子系统核心中。主要操作是 初始化 input_dev 并将其 device_add 进 Linux 设备驱动模型中（在文件系统中创建 inputN 等文件）；打印其路径；调用 input_attach_handler 匹配 handler 和 input_dev。
input_attach_handler
匹配 handler 和 input_dev。主要操作是，判断 dev 在不在 devices 的黑名单中，不在就 调用 input_match_device 进行匹配，成功就调用 handler->connect 连接设备和处理函数。
input_match_device
真正的 将 input_dev 和 handler 进行匹配。主要操作是匹配 id 和 dev->id 中的信息。包括 bustype、vendor、product、version 等；再匹配 evbit 事件类型、keybit 按键类型 等。
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