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Linux input分析之二：解构input_handler、input_core、input_device

       输入输出是用户和产品交互的手段，因此输入驱动开发在Linux驱动开发中很常见。同时，input子系统的分层架构思想在Linux驱动设计中极具代表性和先进性，因此对Linux input子系统进行深入分析很有意义。

本文继续在《Linuxinput子系统分析之一：软件分层》的基础上继续深入研究Linux输入子系统的分层架构思想以及其实现。软件分层探讨的是输入消息从底层硬件到内核、应用层的消息传递和使用过程，而本文则是专注剖析Linux内核驱动层对输入设备的抽象分层管理和实现。

一、input子系统知识点回顾

详细请看《Linux input子系统分析之一：软件分层》一文。输入子系统对linux的输入设备驱动进行了高度抽象，最终分成了三层，包括input核心层、input事件处理层和input设备驱动层。input核心层（input-core）对input设备（input-device）和input事件处理（input-handler）进行管理并进行消息转发。如下图：

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）。

二、input核心层的任务

核心层input-core完成的工作包括：

1） 直接跟字符设备驱动框架交互，字符设备驱动框架根据主设备号来进行管理，而input-core则是依赖于次设备号来进行分类管理。Input子系统的所有输入设备的主设备号都是13，其对应input-core定义的structfile_operations input_fops.驱动架构层通过主设备号13获取到input_fops，之后的处理便交给input_fops进行。

2） 提供接口供事件处理层（input-handler）和输入设备（input-device）注册，并为输入设备找到匹配的事件处理者。

3） 将input-device产生的消息（如触屏坐标和压力值）转发给input-handler，或者将input-handler的消息传递给input-device（如鼠标的闪灯命令）。

三、input子系统初始化

1.    input-core初始化

--driver/input/input.c

在设备模型/sys/class目录注册设备类，在/proc/bus/input目录产生设备信息，向字符设备驱动框架注册input子系统的接口操作集合（主设备号13和input_fops）。

2.input-handler初始化

以支持触摸屏TS的event-handler为例说明。

--driver/input/evdev.c

继续展开input_register_handler接口：      

--driver/input/input.c

3.input-device初始化

       以触摸屏TSC2007为例，该触摸屏是I2C总线接口访问。

       --driver/input/touchscreen/tsc2007.c

       I2C总线的管理类似于平台总线，在注册I2C设备驱动接口i2c_add_driver中也会匹配其管理的I2C设备链表元素，匹配成功后即会调用i2c_driver的probe接口。有关总线、设备和驱动的关系请参看《从需求的角度去理解Linux：总线、设备和驱动》。

       继续跟踪tsc2007_probe之前先看看input-device的数据结构:

       继续跟踪tsc2007_probe：

             

       继续展开input_register_device接口：

--driver/input/input.c

4.input-core关联匹配input-device和input-handler

在input_register_handler和input_register_device最后都会使用input_attach_handler接口来匹配输入设备和对应的事件处理者。

 

继续跟踪evdev_connect:

--driver/input/evdev.c

Struct evdev evdev_table代表evdev_handler所管理的底层input-device（通过input-handle管理）和应用层已打开该设备的进程、同步的相关结构和消息队列（evdev_client记录）。

input-handle关联input-device和input-handler一目了然。

所以input_register_handle的接口很容易想到是通过input-handle通过自身的d-node和h-node关联到input-device和input-handler实例中。这样通过input-handler可以快速找到input-device，通过input-device也可以快速找到input-handler。

至于evdev_install_chrdev即是将一个evdev实例记录到evdev_table数组，宣告其存在。

至此，我们可以得到以下evdev-handler管理下的示意图：

四、应用open过程

假设触摸屏驱动在注册输入设备过程中生成/dev/input/event0设备文件。我们来跟踪打开这个设备的过程。

Open(“/dev/input/event0”)

       1.vfs_open打开该设备文件，读出文件的inode内容，得到主设备号13和次设备号64.

2.chardev_open 字符设备驱动框架的open根据主设备号13得到输入子系统的input_fops操作集。

              3.input_fops->open, 即input_open_file

                    

              4.继续跟踪input-handler层的evdev-open，至此evdev不仅关联了底层具体的input-device，而且记录了应用层进程打开该设备的信息。之后input-device产生的消息可以传递到evdev的client中的消息队列。便于上层读取。

                    

              5. input-device层的open。

                                                           

      实际上，tsc2007驱动并没有定义input_dev的open接口。

       五、触屏消息传递过程

              1. open获得的fd句柄对应的file_operations是evdev_handler的evdev_fops。因此read接口最终会调用到evdev_fops的read接口，即evdev_read。接下来我们来跟踪这个接口的实现过程。我们先看看struct evdev的成员evdev_client的定义，其即是代表打开该输入设备的进程相关的数据结构。

 

       2. evdev_read

              3. 假设消息队列为空时，则上层进程将会睡眠，直到被唤醒再进行消息读取。谁来唤醒它呢？由底层input-device的硬件中断发起，最终将触屏消息送达该消息队列后即会发出唤醒信号。tsc2007_probe中注册的外部硬件中断服务函数即是发起者。

              来看看该中断服务函数tsc2007_irq：

              ts-work即是tsc2007_work：

              跟踪input_report_abs接口：

              继续跟进evdev_event:

             

       即会唤醒执行在evdev_read中等待读取消息的进程，继续下面的执行过程，从client的buffer中取出消息，并通过copy_to_user返回给应用程序。

       有一点需要注意，每次触屏消息产生后，在tsc2007_work中要input-report-abs报告x坐标，y坐标和压力值，最后再通过input-sync接口发出同步事件，向上层应用发出异步通知进行读取。

       怎样，应该是全网络讲述Linux input子系统最详尽和最深入的分析了吧！

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