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。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。
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
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
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
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。
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：
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
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
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
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。
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
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
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。