Linux视频驱动 学习总结之第13课（输入子系统）

《韦东山Linux视频驱动第2期》学习总结之第13课（输入子系统） (2012-02-05 16:49)

 

注：本文是对输入子系统的一个学习总结，不仅仅包括视频上的内容，还参考了两篇博客和一篇视频总结。

连接： http://blog.csdn.net/woshixingaaa/article/details/6431094

       http://blog.csdn.net/hongtao_liu/article/details/5679171

       http://www.arm9home.net/read.php?tid-16250.html

内核的输入子系统是对分散的，多种不同类别的输入设备(如键盘，鼠标，跟踪球，操纵杆，触摸屏，加速计和手写板)等字符设备进行统一处理的一层抽象，就是在字符设备驱动上抽象出的一层。

输入子系统包括两类驱动程序：事件驱动程序和设备驱动程序。事件驱动程序负责和应用程序的接口，而设备驱动程序负责和底层输入设备的通信。鼠标事件生成文件mousedev属于事件驱动程序，而PS/2鼠标驱动程序是设备驱动程序。事件驱动程序是标准的，对所有的输入类都是可用的，所以要实现的是设备驱动程序而不是事件驱动程序。设备驱动程序可以利用一个已经存在的，合适的事件驱动程序通过输入核心和用户应用程序接口。
输入子系统带来了如下好处：
1.统一了物理形态各异的相似的输入设备的处理功能
2.提供了用于分发输入报告给用户应用程序的简单的事件接口
3.抽取出了输入驱动程序的通用部分，简化了驱动，并引入了一致性
如下图，input子系统分三层，最上一层是event handler，中间是intput core，底层是input driver。input driver把event report到input core层。input core对event进行分发，传到event handler,相应的event handler层把event放到event buffer中，等待用户进程来取。

它们之间的关系也如下图所表示：

input_dev，input_handler，input_handle是 input子系统的3个基本的数据结构。一类handler可以和多个硬件设备相关联，一个硬件设备可以和多个handler相关联。例如：一个触摸屏设备可以作为一个event设备，作为一个鼠标设备，也可以作为一个触摸设备，所以一个设备需要与多个平台驱动进行连接。而一个平台驱动也不只为一个设备服务，一个触摸平台驱动可能要为A,B,C3个触摸设备提供上层驱动，所以需要这样一对多的连接。

总结来说，输入子系统分上下两层。最上层是核心层input.c，里面有

register_chrdev。这个注册的字符设备的fops里面只有一个open函数。该open

函数根据打开的设备节点的次设备号，找到一个input_handler。把打开的文件的里面的fop指向这个handler里面的fops,并且打开这个handler里面的open函数。以后要读写的时候就调用这个handler里面的读写函数，如下代码片段1。

    input_handler通过input_register_handler向核心层注册一个input_handler

结构体，并且在input_table数组第i个值指向这个注册的input_handler（“i”是根据handler里面的次设备号向右移5位算出的值）。这个input_table[i]就可在上诉open函数里根据打开的设备节点的次设备号找到相应input_handler。

    input_dev通过input_register_device向核心层注册一个input_dev结构体。

    当注册一个input_dev设备或者注册一个input_handler时，input_dev与

input_handler会通过调用input_attach_handler函数搜索是否有合适的input_handler或者input_dev与之匹配。如果存在inputh_handler与注册的input_dev匹配或者存在input_dev与注册的inputh_handler匹配，则会调用input_handler里的connect函数。匹配的依据就是input_handler中的id_table与input_dev中的id里的信息是否相同。

    connect函数会建立一个input_handle结构体，这个结构体里面的handler指向匹配的input_handler，dev指向input_dev。并且这个input_handle会被放到input_handler和input_dev的h_list链表里面来。以后就可以从input_dev里面的h_list找到handle,再从handle里面的handler找到input_handler。反之亦然。   

    对于输入设备，我们知道一般需要读取其数据，那么经过上述的一些列动作后又是如何读取到数据的呢？如果没有数据可读并且是NONBLOCK的话，就立刻返回。如果是没有数据可读但是BLOCK的话，就进入睡眠。既然有睡眠，那何时被唤醒呢？在evdev_read函数中唤醒read函数。evdev_event是input_handler中的成员，当有数据可读(如触摸屏被按下，按键被按下)时，event函数会被调用。而event

函数是怎么被调用到的？这就得看设备层了，设备层的驱动做了如下工作：

    <1>在中断函数中确定判断发生了什么事件，并且相应的值是多少；

    <2>通过input_event()函数上报事件；

    <3>通过input_sync()函数表明上报结束。

    分析input_event函数我们就可以知道input_handler中的event

函数是如何被调用到的了。

    在input_event中，调用了input_handle_event函数，在input_handle_event

函数中调用了input_pass_event函数。 在input_pass_event函数中，将input_handle从input_dev的h_list中一个个拿出来。如果找到一个input_handle被打开，则input_handle->input_handler即为input_dev所匹配的handler。

//代码片段1
static int input_open_file(struct inode*inode, struct file*file)
{
    struct input_handler *handler;
    const struct file_operations  *old_fops,  *new_fops =  NULL;
    int err;

    err = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
    if (err)
        return err;

    /* No load-on-demand here?*/
    //1.根据打开的设备节点的次设备号找到一个input_handler。
    handler = input_table[iminor(inode)>> 5];
    if (handler)
        new_fops = fops_get(handler->fops);

    mutex_unlock(&input_mutex);

    /*
     * That's _really_ odd. UsuallyNULL ->open means"nothing special",
     * not"no device". Oh, well...
     */
    if (!new_fops|| !new_fops->open){
        fops_put(new_fops);
        err =-ENODEV;
        goto out;
    }

    old_fops = file->f_op;
    //2.打开的文件的fops指向这个handler里面的fops。
    file->f_op= new_fops;

      

     //3.打开handler里面的open函数。

    err = new_fops->open(inode, file);
    if (err){
        fops_put(file->f_op);
        file->f_op= fops_get(old_fops);
    }
    fops_put(old_fops);
out:
    return err;
}

  //没有read函数

static const struct file_operations input_fops= {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = input_open_file,
    .llseek = noop_llseek,
};

怎么写符合输入子系统框架的驱动程序？

1. 分配一个input_dev结构体

2. 设置

3. 注册

4. 硬件相关的代码，比如在中断服务程序里上报事件

以下是基于友善之比Tiny6410开发板，Linux2.6.38内核的驱动版本。

/* 参考drivers\input\keyboard\gpio_keys.c */

#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>

#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pm.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/irq.h>

#include <asm/gpio.h>
#include <asm/io.h>

#include <mach/map.h>
#include <mach/regs-clock.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/gpio-bank-n.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>

#define DEBUG 0

struct pin_desc{
int irq;
char *name;
unsigned int pin_num;
unsigned int key_val;
};

struct pin_desc pins_desc[4] = {
{IRQ_EINT(0),  "S1", 0,  KEY_L},
{IRQ_EINT(1),  "S2", 1,  KEY_S},
{IRQ_EINT(2),  "S3", 2,  KEY_ENTER},
{IRQ_EINT(3),  "S4", 3,  KEY_LEFTSHIFT},
};

static struct input_dev *buttons_dev;
static struct pin_desc *irq_pd;
static struct timer_list buttons_timer;

static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
/* 10ms后启动定时器 */
irq_pd = (struct pin_desc *)dev_id;
mod_timer(&buttons_timer, jiffies + HZ/100);

#if DEBUG
printk("In the irq function!\n");
#endif

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

static void buttons_timer_function(unsigned long data)
{
struct pin_desc * pindesc = irq_pd;
unsigned int pinval;

if (!pindesc)
return;

pinval = (~readl(S3C64XX_GPNDAT)) & (1 << pindesc->pin_num);

#if DEBUG
printk("In the timer function! pinval = %x\n", pinval);
#endif

if (pinval)
{
/* 松开 : 最后一个参数: 0-松开, 1-按下 */
input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 1);
input_sync(buttons_dev);
}
else
{
/* 按下 */
input_event(buttons_dev, EV_KEY, pindesc->key_val, 0);
input_sync(buttons_dev);
}
}

static int buttons_init(void)
{
int i;

/* 1. 分配一个input_dev结构体 */
buttons_dev = input_allocate_device();

/* 2. 设置 */ /* 2.1 能产生哪类事件 */ set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
set_bit(EV_KEY, buttons_dev->evbit);
set_bit(EV_REP, buttons_dev->evbit);

/* 2.2 能产生这类操作里的哪些事件: L,S,ENTER,LEFTSHIT */
set_bit(KEY_L, buttons_dev->keybit);
set_bit(KEY_S, buttons_dev->keybit);
set_bit(KEY_ENTER, buttons_dev->keybit);
set_bit(KEY_LEFTSHIFT, buttons_dev->keybit);

/* 3. 注册 */
input_register_device(buttons_dev);

/* 4. 硬件相关的操作 */
init_timer(&buttons_timer);
buttons_timer.function = buttons_timer_function;
add_timer(&buttons_timer);

for (i = 0; i < 4; i++)
{
request_irq(pins_desc[i].irq, buttons_irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, pins_desc[i].name, &pins_desc[i]);
}

return 0;
}

static void buttons_exit(void)
{
int i;
for (i = 0; i < 4; i++)
{
free_irq(pins_desc[i].irq, &pins_desc[i]);
}

del_timer(&buttons_timer);
input_unregister_device(buttons_dev);
input_free_device(buttons_dev);
}

module_init(buttons_init);
module_exit(buttons_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");