Linux驱动之input子系统浅析
1, 近日要写一个很特殊的键盘驱动，故对linux的input子系统分析了一番，写下分析笔记，以防不日即忘。
2, 使用input子系统的一般流程为：input_allocate_device()申请一个input_dev设备——>初始化该input_dev——>input_register_device（）向子系统注册该设备——>中断时input_event（）向子系统报告事件。此流程一目了然，即使不看input子系统，我们按照它给出的一般流程也可以把自己写的IO驱动加入到input子系统里去，但input_event（）提交完数据后，我们的数据去哪了呢，怎么处理呢，总觉得云里雾里的，总想一探究竟。
3，此分析基于linux内核：2.6.19.2
二：下面给出一个简单的驱动，用定时器来模拟中断来提交键盘的事件。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/*! Input device structure. */
static struct input_dev *serkbd_dev = NULL;
static struct timer_list report_timer;
static unsigned short t_interval = 2*HZ;
#define KEYCODES 8
#define press_left_code 30
#define press_right_code 29
#define press_up_code 28
#define press_down_code 27
#define rel_left_code 158
#define rel_right_code 157
#define rel_up_code 156
#define rel_down_code 155
static u16 serkpd_keycodes[KEYCODES] = {
press_left_code, press_right_code,
press_up_code, press_down_code,
rel_left_code, rel_right_code,
rel_up_code, rel_down_code
};
static void ser_kpp_handle_timer(unsigned long data)
{
static int i=0;
input_event(serkbd_dev, EV_KEY,
serkpd_keycodes
[i/2], ((i%2)==0)?1:0);
if(++i >=2*KEYCODES)
i=0;
report_timer.expires = jiffies + t_interval;
add_timer(&report_timer);
}
static int ser_kpp_open(struct input_dev *dev)
{
return 0;
}
static void ser_kpp_close(struct input_dev *dev)
{
}
static int init_ser_keyb()
{
int i, irq;
int retval;
unsigned int reg_val;
serkbd_dev = input_allocate_device();
if (!serkbd_dev) {
printk(KERN_ERR
"serkbd_dev: not enough memory for input device\n");
return -ENOMEM;
}
serkbd_dev->keycode = &serkpd_keycodes;
serkbd_dev->keycodesize = sizeof(unsigned char);
serkbd_dev->keycodemax = KEYCODES;
serkbd_dev->name = "serkpd";
serkbd_dev->id.bustype = BUS_HOST;
serkbd_dev->open = ser_kpp_open;
serkbd_dev->close = ser_kpp_close;
__set_bit(EV_KEY, serkbd_dev->evbit);
//设定其支持的事件码
for (i = 0; i < KEYCODES; i++)
__set_bit(serkpd_keycodes[i], serkbd_dev->keybit);
input_register_device(serkbd_dev);
/* Initialize the polling timer */
init_timer(&report_timer);
report_timer.expires = jiffies + t_interval;
report_timer.function = ser_kpp_handle_timer;
add_timer(&report_timer);
return 0;
}
static int __init ser_kpp_init(void)
{
if(init_ser_keyb()){
printk(KERN_INFO "Cannot insmod ser_kpp\n");
return 1;
}else{
printk(KERN_INFO "ser-keypad init\n");
return 0;
}
}
static void __exit ser_kpp_cleanup(void)
{
del_timer(&report_timer);
input_unregister_device(serkbd_dev);
if (serkbd_dev)
input_free_device(serkbd_dev);
}
module_init(ser_kpp_init);
module_exit(ser_kpp_cleanup);
MODULE_AUTHOR("[email protected]");
MODULE_DESCRIPTION("input test Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");
现在就利用上面这个驱动来分析一下：
1， input_allocate_device（）定义在\drivers\input\input.c下：
struct input_dev *input_allocate_device(void)
{
struct input_dev *dev;
dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);
if (dev) {
dev->cdev.class = &input_class;
class_device_initialize(&dev->cdev);
mutex_init(&dev->mutex);
INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);
INIT_LIST_HEAD(&dev->node);
__module_get(THIS_MODULE);
}
return dev;
}
这个函数很简单，主要是申请一个input_dev，再对其作些简单的初始化。
2，然后驱动再对返回的input_dev作进一步的初始化，并用__set_bit(EV_KEY, serkbd_dev->evbit);目的是设定其支持的事件。
3， input_register_device(serkbd_dev)，把设备注册进input子系统，定义如下：
int input_register_device(struct input_dev *dev)
{
static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);
struct input_handle *handle;
struct input_handler *handler;
const struct input_device_id *id;
const char *path;
int error;
//不管有没有设定过这个事件，都加上对其的支持
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; //加上默认值
dev->rep[REP_PERIOD] = 33;
}
//把这个新设备加入input_dev_list链表，以后有用（比如遍历这个链表）
list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);
snprintf(dev->cdev.class_id, sizeof(dev->cdev.class_id),
"input%ld", (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);
//往sys系统里添加相应的信息，在/sys/class/input/里添加一个目录项。
error = class_device_add(&dev->cdev);
if (error)
return error;
error = sysfs_create_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_attr_group);
if (error)
goto fail1;
error = sysfs_create_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_id_attr_group);
if (error)
goto fail2;
error = sysfs_create_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_caps_attr_group);
if (error)
goto fail3;
path = kobject_get_path(&dev->cdev.kobj, GFP_KERNEL);
printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n",
dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");
kfree(path);
//加入一个新设备的时候会遍历一个input_handler_list链表，以找到目前有哪些handler可以处理这个设备，input_match_device(handler->id_table, dev)是一个匹配函数，下面会作分析。如果匹配成功就调用handler->connect。
list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
if (!handler->blacklist || !input_match_device(handler->blacklist, dev))
if ((id = input_match_device(handler->id_table, dev)))
if ((handle = handler->connect(handler, dev, id))) {
input_link_handle(handle);
if (handler->start)
handler->start(handle);
}
input_wakeup_procfs_readers();
return 0;
fail3: sysfs_remove_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_id_attr_group);
fail2: sysfs_remove_group(&dev->cdev.kobj, &input_dev_attr_group);
fail1: class_device_del(&dev->cdev);
return error;
}
3.1，input_match_device定下如下：
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(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;
}
Id->flags是包括要匹配的内容，然后是MATCH_BIT匹配每一位。
#define MATCH_BIT(bit, max) \
for (i = 0; i < NBITS(max); i++) \
//这里必须注意一下，bit不是id或dev的成员，而是一个宏替换。
if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) \
break; \
if (i != NBITS(max)) \
continue;
匹配过程中只要有任何不一样的，就直接进入下一个id的匹配。
3.2，这里留心一下input_link_handle（handle）。
static void input_link_handle(struct input_handle *handle)
{
list_add_tail(&handle->d_node, &handle->dev->h_list);
list_add_tail(&handle->h_node, &handle->handler->h_list);
}
可以看到它把&handle->d_node加到了dev->h_list尾部，这个链表就包含了所有能处理这个设备的handler。可以说input_dev和input_handler就是通过input_handle关联起来的。
4， 定时器中断调用input_event（）报告事件。该函数定义如下（片断）：
void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value)
{
struct input_handle *handle;
if (type > EV_MAX || !test_bit(type, dev->evbit))
return;
add_input_randomness(type, code, value);
switch (type) {
…
…
case EV_KEY:
if (code > KEY_MAX || !test_bit(code, dev->keybit) || !!test_bit(code, dev->key) == value)
return;
if (value == 2)
break;
change_bit(code, dev->key);
if (test_bit(EV_REP, dev->evbit) && dev->rep[REP_PERIOD] && dev->rep[REP_DELAY] && dev->timer.data && value) {
dev->repeat_key = code;
mod_timer(&dev->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(dev->rep[REP_DELAY]));
}
break;
…
…
}
if (type != EV_SYN)
dev->sync = 0;
if (dev->grab)
dev->grab->handler->event(dev->grab, type, code, value);
else
list_for_each_entry(handle, &dev->h_list, d_node)
if (handle->open)
handle->handler->event(handle, type, code, value);
}
这个函数先对type判断一下，看是否是支持的事件。然后在switch里面根据不同的type分别作处理。
看到dev->h_list我们应该感到有眼熟了，对了，我们就遍历这个链表，找到所有能处理这个input设备的handler，如果它是打开的就调用它本身的event()。这就是我们开篇时想知道的它的去向了。由此我们就知道处理一个设备的事件可能有不止一个的handler，也就是数据可能流向很多个地方。
三,下面以系统中最简单的一个handler来分析一下它的注册及上面提到的event处理过程。
该文件在drivers\input\evbug.c
1,首先看其入口：
static struct input_handler evbug_handler = {
.event = evbug_event,
.connect = evbug_connect,
.disconnect = evbug_disconnect,
.name = "evbug",
.id_table = evbug_ids,
};
static int __init evbug_init(void)
{
return input_register_handler(&evbug_handler);
}
很简单干脆，直接向input子系统注册一个静态的input_handler结构体。
2， input_register_handler函数如下：
int input_register_handler(struct input_handler *handler)
{
struct input_dev *dev;
struct input_handle *handle;
const struct input_device_id *id;
INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list);
//在此例中，fops==NULL，所以不占用input_table。
if (handler->fops != NULL) {
if (input_table[handler->minor >> 5])
return -EBUSY;
//把handler保存在input_table里,由minor >> 5可知，高三位相同，低五位不同的从设备号都由同一个handler处理。所以input_table数组成员只有8个。
input_table[handler->minor >> 5] = handler;
}
list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
if (!handler->blacklist || !input_match_device(handler->blacklist, dev))
if ((id = input_match_device(handler->id_table, dev)))
if ((handle = handler->connect(handler, dev, id))) {
input_link_handle(handle);
if (handler->start)
handler->start(handle);
}
input_wakeup_procfs_readers();
return 0;
}
流程跟input_register_device差不多，把handler加入链表input_handler_list——>遍历input_dev_list——> input_match_device（）找到匹配设备——>connect()——> input_link_handle()。
3，在此例中，要匹配的id定义为：
static const struct input_device_id evbug_ids[] = {
{ .driver_info = 1 }, /* Matches all devices */
{ }, /* Terminating zero entry */
};
如英文注解，可以匹配所有的input设备。故每匹配完一个设备就调用一次它本身的connect():
static struct input_handle *evbug_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,
const struct input_device_id *id)
{
struct input_handle *handle;
if (!(handle = kzalloc(sizeof(struct input_handle), GFP_KERNEL)))
return NULL;
handle->dev = dev;
handle->handler = handler;
handle->name = evbug_name;
input_open_device(handle);
printk(KERN_DEBUG "evbug.c: Connected device: \"%s\", %s\n", dev->name, dev->phys);
return handle;
}
这个函数很简单，它先申请一个input_handle结构体，然后把dev和handler赋给它，可以想像一下，handle有两只手，一只手牵着dev,另一只手牵着handler，这样无论是dev还是handler都可以通过handle找到对方。
4，input_open_device()函数定义如下：
int input_open_device(struct input_handle *handle)
{
struct input_dev *dev = handle->dev;
int err;
err = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex);
if (err)
return err;
handle->open++;
if (!dev->users++ && dev->open)
err = dev->open(dev);
if (err)
handle->open--;
mutex_unlock(&dev->mutex);
return err;
}
函数很简单，增加open和users计数，如果第一次打开，就调用dev->open，记得我们的测试驱动中的open函数下定义是这样的:
static int ser_kpp_open(struct input_dev *dev)
{
return 0;
}
什么都没做，直接返回0.
5， 最后我们看一下evbug.c里面的event函数。
static void evbug_event(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value)
{
printk(KERN_DEBUG "evbug.c: Event. Dev: %s, Type: %d, Code: %d, Value: %d\n",
handle->dev->phys, type, code, value);
}
就是input_event（）报告事件的时候最终把数据传到这里来。这里只是简单地把这些信息输出来。
四，小结：input_dev在注册的时候会挂在input_dev_list链表上，然后通过遍历input_handler_list尝试匹配已有的每个handler，并把成功匹配的handle挂在dev->h_list链表上，当驱动input_event（）报告事件时，就通过dev->h_list链表找到每一个已匹配的handler，并把事件传给它们处理。
而与此对应handler注册时则会把自己挂在input_handler_list上，然后通过遍历input_dev_list链表，看看有没有匹配的input_dev, 有则把自己挂在匹配的dev->h_list上。当有事件到来时，input_handler结构体里面的event函数就可以对事件作处理了。
抓住了这样一个主线，整个input子系统的大概来龙去脉就基本清楚了。
下面顺便贴一下测试结果：
root@361-21com:/mnt/sd# insmod ser_keyb.ko
input: serkpd as /class/input/input0
ser-keypad init
root@361-21com:/mnt/sd# evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev:
evbug.c: Event. Dev: