OFN鼠标驱动(九) -- tsdev.c的分析
这个文件是将input.c分析了一小半后打断进入的，因为在分析input.c的时候，发现这个文件只不过是一个函数集，类似于i2c-core.c的作用一样，为了避免重蹈分析i2c-core.c的痛苦，所以这里先分析tsdev.c文件。
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#define TSDEV_MINOR_BASE 128
#define TSDEV_MINORS 32 //次版本号
/* First 16 devices are h3600_ts compatible; second 16 are h3600_tsraw */
//开始的16个设备是H3600占有
#define TSDEV_MINOR_MASK 15
#define TSDEV_BUFFER_SIZE 64 //缓存大小
//定义TS屏的大小： 240x320
#define CONFIG_INPUT_TSDEV_SCREEN_X 240
#define CONFIG_INPUT_TSDEV_SCREEN_Y 320
//定义屏幕大小，并开放模块变量输入接口，可以在加载模块的时候指定屏幕大小
static int xres = CONFIG_INPUT_TSDEV_SCREEN_X;
module_param(xres, uint, 0);
MODULE_PARM_DESC(xres, "Horizontal screen resolution (can be negative for X-mirror)");
static int yres = CONFIG_INPUT_TSDEV_SCREEN_Y;
module_param(yres, uint, 0);
MODULE_PARM_DESC(yres, "Vertical screen resolution (can be negative for Y-mirror)");
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//TS的事件结构体，用于记录TS按下的事件
struct ts_event {
short pressure; //按下
short x;
short y; //x，y坐标
short millisecs; //ms
};
//屏幕校准结构体，用于保存屏幕的计算参数
struct ts_calibration {
int xscale;
int xtrans;
int yscale;
int ytrans;
int xyswap;
};
//TS设备结构体，也是INPUT几大类设备其中TS类的宿主结构体
struct tsdev {
int exist; //设备是否存在(connect写1，dead的时候写0)
int open; //0-handle没打开，>0，有几个client使用
int minor; //次版本号
char name[8]; //名字
struct input_handle handle; //句柄
wait_queue_head_t wait; //等待队列
struct list_head client_list; //设备端链表
spinlock_t client_lock; //设备端锁
struct mutex mutex; //互斥锁
struct device dev; //设备
int x, y, pressure; //坐标，动作
struct ts_calibration cal; //校准参数
};
//设备端结构体
struct tsdev_client {
struct fasync_struct *fasync; //异步操作的文件指针结构
struct list_head node; //链表
struct tsdev *tsdev; //设备指针（宿主）
struct ts_event buffer[TSDEV_BUFFER_SIZE]; //开个缓存保存操作事件
int head, tail; //事件队列的头，尾
spinlock_t buffer_lock; //操作缓存时用到的自旋锁
int raw;
};
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#define IOC_H3600_TS_MAGIC 'f'
#define TS_GET_CAL _IOR(IOC_H3600_TS_MAGIC, 10, struct ts_calibration)
#define TS_SET_CAL _IOW(IOC_H3600_TS_MAGIC, 11, struct ts_calibration)
#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
#define _IOW(type,nr,size) _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
#define _IOC(dir,type,nr,size) \
(((dir) << _IOC_DIRSHIFT) | \ //30
((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \ //8
((nr) << _IOC_NRSHIFT) | \ //0
((size) << _IOC_SIZESHIFT)) //16
static struct tsdev *tsdev_table[TSDEV_MINORS/2]; //申请一组设备数组指针
static DEFINE_MUTEX(tsdev_table_mutex); //初始化一个互斥锁
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先从入口看起
module_init(tsdev_init);
module_exit(tsdev_exit);
static int __init tsdev_init(void)
{
//注册的过程，其实就是把tsdev_handler挂进input_table表中，依据是minor的高三位
//然后将本handler挂进input_handler_list中
//最后取出挂在input_dev_list表中的每一个input设备，进行input_attach_handler探测，如果探测到handler上对应有dev，则调用hanlder的connect函数进行连接
return input_register_handler(&tsdev_handler);
}
static void __exit tsdev_exit(void)
{
//卸载函数就正好相反
//先依次从handler->h_list中取出每一个关联在其上的handle设备，使之disconnect
//然后将handler从input_handler_list中断开
//最后挂空input_table中对应的位置
input_unregister_handler(&tsdev_handler);
}
//这里用handler来代替了驱动
static struct input_handler tsdev_handler = {
.event = tsdev_event, //事件函数
.connect = tsdev_connect, //连接函数
.disconnect = tsdev_disconnect, //失连函数（tsdev_exit时调用）
.fops = &tsdev_fops, //操作函数
.minor = TSDEV_MINOR_BASE, //次版本号
.name = "tsdev", //名字
.id_table = tsdev_ids, //ID表
};
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MODULE_DEVICE_TABLE(input, tsdev_ids);
其中tsdev_ids为ID表
#define MODULE_DEVICE_TABLE(type,name) \
MODULE_GENERIC_TABLE(type##_device,name)
//如果不是module，则这个宏是空的
#define MODULE_GENERIC_TABLE(gtype,name) \
extern const struct gtype##_id __mod_##gtype##_table \
__attribute__ ((unused, alias(__stringify(name))))
展开来结构体就是input_device_id __mod_input_device_table
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这一段是handler中的事件函数
//连接函数，注册时，有设备挂上handler线上时调用
//连接的过程如下：
//1、在tsdev_table数组中找到一个空的位置
//2、新申请一块tsdev内存，并关联好相关信息，将其挂到tsdev_table中
//3、将tsdev->handle挂到本类的handler链表上，然后执行handler->start，目前这个成员没有设置
static int tsdev_connect(
struct input_handler *handler,
struct input_dev *dev,
const struct input_device_id *id)
{
struct tsdev *tsdev;
int delta;
int minor;
int error;
//寻找表中第一个空的节点
for (minor = 0; minor < TSDEV_MINORS / 2; minor++)
if (!tsdev_table[minor])
break;
//没有找到空的位置（从上面的循环结束条件可见，这里能满足吗？？）
if (minor == TSDEV_MINORS) {
printk(KERN_ERR "tsdev: no more free tsdev devices\n");
return -ENFILE;
}
//申请一块内存，用于保存设置信息
tsdev = kzalloc(sizeof(struct tsdev), GFP_KERNEL);
if (!tsdev)
return -ENOMEM;
INIT_LIST_HEAD(&tsdev->client_list); //初始化表头
spin_lock_init(&tsdev->client_lock); //初始化自旋锁
mutex_init(&tsdev->mutex); //初始化互斥锁
init_waitqueue_head(&tsdev->wait); //初始化等待队列
//打印tsdev名
snprintf(tsdev->name, sizeof(tsdev->name), "ts%d", minor);
tsdev->exist = 1; //表示连接上了
tsdev->minor = minor; //次版本号
tsdev->handle.dev = dev; //设备
tsdev->handle.name = tsdev->name; //tsdev名
tsdev->handle.handler = handler; //所属句柄
tsdev->handle.private = tsdev; //私有数据为本身
/* Precompute the rough calibration matrix */
//这一段是计算X，Y的坐标映射的过程
delta = dev->absmax [ABS_X] - dev->absmin [ABS_X] + 1;
if (delta == 0)
delta = 1;
//x坐标的缩放比例（这个应该和后面计算坐标有关）
tsdev->cal.xscale = (xres << 8) / delta;
//x坐标起点位置， 我们推导一下公式：
// (min/屏幕大小) * (xres << 8) >> 8 à 计算出来的结果是最小值对应的屏幕坐标
// 屏幕坐标值 / 屏幕坐标范围 = x / xMax
tsdev->cal.xtrans = - ((dev->absmin [ABS_X] * tsdev->cal.xscale) >> 8);
delta = dev->absmax [ABS_Y] - dev->absmin [ABS_Y] + 1;
if (delta == 0)
delta = 1;
tsdev->cal.yscale = (yres << 8) / delta;
tsdev->cal.ytrans = - ((dev->absmin [ABS_Y] * tsdev->cal.yscale) >> 8);
//ts的名字作为设备的总线号
strlcpy(tsdev->dev.bus_id, tsdev->name, sizeof(tsdev->dev.bus_id));
tsdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, TSDEV_MINOR_BASE + minor);//版本号
tsdev->dev.class = &input_class; //所属类
tsdev->dev.parent = &dev->dev; //父设备
tsdev->dev.release = tsdev_free; //关联的释放函数(实现是kfree(tsdev))
device_initialize(&tsdev->dev); //将这个设备初始化
//注册handle，实际也就是把tsdev->handle挂上handler链表中
error = input_register_handle(&tsdev->handle);
if (error)
goto err_free_tsdev;
//将tsdev结构体关到tsdev_table上
error = tsdev_install_chrdev(tsdev);
if (error)
goto err_unregister_handle;
//将设备注册到设备链表上
error = device_add(&tsdev->dev);
if (error)
goto err_cleanup_tsdev;
return 0;
err_cleanup_tsdev:
tsdev_cleanup(tsdev);
err_unregister_handle:
input_unregister_handle(&tsdev->handle);
err_free_tsdev:
put_device(&tsdev->dev);
return error;
}
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看完了connect，我们就不难想到disconnect的操作了
static void tsdev_disconnect(struct input_handle *handle)
{
struct tsdev *tsdev = handle->private;
device_del(&tsdev->dev);
tsdev_cleanup(tsdev);
input_unregister_handle(handle);
put_device(&tsdev->dev);
}
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//disconnect时调用
static void tsdev_cleanup(struct tsdev *tsdev)
{
struct input_handle *handle = &tsdev->handle;
tsdev_mark_dead(tsdev); //这个函数只是将tsdev->exist = 0;
tsdev_hangup(tsdev); //异步通知信号给挂在线上的全部设备
tsdev_remove_chrdev(tsdev); //tsdev_table[tsdev->minor] = NULL;
/* tsdev is marked dead so noone else accesses tsdev->open */
if (tsdev->open)
input_close_device(handle); //如果执行了打开函数，则执行对应的关闭函数
}
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事件函数，也就是终端设备通过INPUT接口报告的事件
static void tsdev_event(
struct input_handle *handle,
unsigned int type,
unsigned int code,
int value)
{
struct tsdev *tsdev = handle->private; //获取私有数据，也就是所属于的handler
struct input_dev *dev = handle->dev; //获得设备
int wake_up_readers = 0;
switch (type) {
case EV_ABS: //绝对坐标
switch (code) {
case ABS_X:
tsdev->x = value;
break;
case ABS_Y:
tsdev->y = value;
break;
case ABS_PRESSURE: //按下状态
if (value > dev->absmax[ABS_PRESSURE])
value = dev->absmax[ABS_PRESSURE];
value -= dev->absmin[ABS_PRESSURE];
if (value < 0)
value = 0;
tsdev->pressure = value;
break;
}
break;
case EV_REL: //相对坐标
switch (code) {
case REL_X:
tsdev->x += value;
if (tsdev->x < 0)
tsdev->x = 0;
else if (tsdev->x > xres)
tsdev->x = xres;
break;
case REL_Y:
tsdev->y += value;
if (tsdev->y < 0)
tsdev->y = 0;
else if (tsdev->y > yres)
tsdev->y = yres;
break;
}
break;
case EV_KEY: //按键
if (code == BTN_TOUCH || code == BTN_MOUSE) {
switch (value) {
//pressure也就是ABS命令中的ABS_PRESSURE
case 0:
tsdev->pressure = 0;
break;
case 1:
if (!tsdev->pressure)
tsdev->pressure = 1;
break;
}
}
break;
case EV_SYN: //同步事件，告诉设备动作完成
if (code == SYN_REPORT) {
tsdev_distribute_event(tsdev); //完成动作，实现函数见下面
wake_up_readers = 1;
}
break;
}
//唤醒休眠的进程
if (wake_up_readers)
wake_up_interruptible(&tsdev->wait);
}
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//在驱动报告SYN的时候被调用，作用是在本类设备链表中提取出每一个客户端，然后调用tsdev_pass_event函数将TS事件通知给每一个客户端处理。
static void tsdev_distribute_event(struct tsdev *tsdev)
{
struct tsdev_client *client;
struct timeval time;
int millisecs;
do_gettimeofday(&time); //获取时间
millisecs = time.tv_usec / 1000; //单位换算成ms
//在本类设备链表中提取出每一个客户端
//相应事件
list_for_each_entry_rcu(client, &tsdev->client_list, node)
tsdev_pass_event(tsdev, client,
tsdev->x, tsdev->y,
tsdev->pressure, millisecs);
}
由上可见，报告数据时只是设备参数，直到调用了SYN才真正执行事件
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//报告TS事件给指定的客户端
static void tsdev_pass_event(
struct tsdev *tsdev, //设备
struct tsdev_client *client, //客户端
int x, int y, //X，Y值
int pressure, //按键状态
int millisecs) //时间
{
struct ts_event *event;
int tmp;
//自旋锁
spin_lock(&client->buffer_lock);
//从事件队列中取一个事件内存来保存新的事件
event = &client->buffer[client->head++];
client->head &= TSDEV_BUFFER_SIZE - 1;
//将X，Y转换为内部坐标
//tsdev->cal参数在tsdev_connect函数执行时调用
if (!client->raw) {
x = ((x * tsdev->cal.xscale) >> 8) + tsdev->cal.xtrans;
y = ((y * tsdev->cal.yscale) >> 8) + tsdev->cal.ytrans;
if (tsdev->cal.xyswap) { //如果XY需要互换
tmp = x; x = y; y = tmp;
}
}
//复制事件参数
event->millisecs = millisecs;
event->x = x;
event->y = y;
event->pressure = pressure;
spin_unlock(&client->buffer_lock);
//异步通知内核有事件发生
//具体原理请BAIDU“异步通知”
kill_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL_IN);
}
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最后来看一下handler的操作函数
static const struct file_operations tsdev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = tsdev_open,
.release = tsdev_release,
.read = tsdev_read,
.poll = tsdev_poll,
.fasync = tsdev_fasync,
.unlocked_ioctl = tsdev_ioctl,
};
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//我们先看Open
//小结一下打开的操作：
// tsdev设备引用计数加1
// 申请一块内存保存新的client信息，同时把这个client挂到tsdev的设备链表上
// tsdev_open_device打开设备
//所以，我们不难知道release操作的实现，就是逆向上面三步
static int tsdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i = iminor(inode) - TSDEV_MINOR_BASE;
struct tsdev_client *client;
struct tsdev *tsdev;
int error;
if (i >= TSDEV_MINORS)
return -ENODEV;
error = mutex_lock_interruptible(&tsdev_table_mutex); //互斥锁
if (error)
return error;
//获取设备结构体
tsdev = tsdev_table[i & TSDEV_MINOR_MASK];
if (tsdev)
get_device(&tsdev->dev); //设备的引用计数加1
mutex_unlock(&tsdev_table_mutex);
if (!tsdev)
return -ENODEV;
//申请一个客户端结构体
client = kzalloc(sizeof(struct tsdev_client), GFP_KERNEL);
if (!client) {
error = -ENOMEM;
goto err_put_tsdev;
}
spin_lock_init(&client->buffer_lock);
client->tsdev = tsdev;
client->raw = i >= TSDEV_MINORS / 2;
tsdev_attach_client(tsdev, client); //将client设备挂载到tsdev的client_list链表上
//打开设备
error = tsdev_open_device(tsdev);
if (error)
goto err_free_client;
file->private_data = client; //将客户端作为文件的私有数据
return 0;
err_free_client:
tsdev_detach_client(tsdev, client);
kfree(client);
err_put_tsdev:
put_device(&tsdev->dev); //设备的引用计数减1
return error;
}
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static int tsdev_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
struct tsdev_client *client = file->private_data;
struct tsdev *tsdev = client->tsdev;
tsdev_fasync(-1, file, 0);
tsdev_detach_client(tsdev, client); //断开client链表
kfree(client); //释放内存
tsdev_close_device(tsdev); //关闭设备
put_device(&tsdev->dev); //tsdev的引用减1
return 0;
}
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简单看一下detach和attach是怎么挂载client到tsdev上的：
其实就是链表操作，tsdev->client_list
static void tsdev_attach_client(struct tsdev *tsdev, struct tsdev_client *client)
{
spin_lock(&tsdev->client_lock);
list_add_tail_rcu(&client->node, &tsdev->client_list);
spin_unlock(&tsdev->client_lock);
synchronize_sched(); //RCU机制
}
static void tsdev_detach_client(struct tsdev *tsdev, struct tsdev_client *client)
{
spin_lock(&tsdev->client_lock);
list_del_rcu(&client->node);
spin_unlock(&tsdev->client_lock);
synchronize_sched();
}
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//在看看open和close
//这两个函数也很简单，核心就是打开和关闭tsdev的handle
static int tsdev_open_device(struct tsdev *tsdev)
{
int retval;
retval = mutex_lock_interruptible(&tsdev->mutex);
if (retval)
return retval;
if (!tsdev->exist)
retval = -ENODEV; //exist=0(不存在, connect的时候写1，DEAD写0)
else if (!tsdev->open++) { //open=0，没有打开过，则打开句柄；如果已经打开，就把引用加1
retval = input_open_device(&tsdev->handle);
if (retval)
tsdev->open--; //打开失败
}
mutex_unlock(&tsdev->mutex);
return retval;
}
static void tsdev_close_device(struct tsdev *tsdev)
{
mutex_lock(&tsdev->mutex);
//tsdev已连接(connect) 且这是本handler的最后一个使用client
if (tsdev->exist && !--tsdev->open)
input_close_device(&tsdev->handle); //关闭句柄
mutex_unlock(&tsdev->mutex);
}
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在release client的时候我们看到了一个同步函数tsdev_fasync：
其实这个函数的核心是fasync_helper，这个是一个内核函数，这里就先不挖了。
static int tsdev_fasync(int fd, struct file *file, int on)
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下一个是读函数：
//读操作，实际是读tsdev的X，Y，KEY值，buffer中的数据格式是固定的
//如果当前没有操作，则会用wait_event_interruptible来等待事件的产生
static ssize_t tsdev_read(
struct file *file,
char __user *buffer,
size_t count,
loff_t *ppos)
{
struct tsdev_client *client = file->private_data;
struct tsdev *tsdev = client->tsdev;
struct ts_event event;
int retval;
//队列为空 && 设备connect && 不允许块操作
if (client->head == client->tail && tsdev->exist &&
(file->f_flags & O_NONBLOCK))
return -EAGAIN;
//等待事件中断（队列非空 或 tsdev死亡）
retval = wait_event_interruptible(tsdev->wait,
client->head != client->tail || !tsdev->exist);
if (retval)
return retval;
//tsdev没有连接
if (!tsdev->exist)
return -ENODEV;
//运行到这里，retval肯定初始为0的
while (retval + sizeof(struct ts_event) <= count //
&& tsdev_fetch_next_event(client, &event)) {
//将事件复制给用户层（这个事件是TS的X，Y，KEY）
if (copy_to_user(buffer + retval,
&event,
sizeof(struct ts_event)))
return -EFAULT;
retval += sizeof(struct ts_event);
}
return retval;
}
同样，这个函数的调用引出了另外一个函数：
取下一个事件，事件是否为空的判断原理是判断头和尾索引是否相等（队列的操作）
看到取事件的方法是读client->buffer，我们回想起了tsdev_pass_event函数（IOCTL的SYNC最后执行的函数）所实现的代码就是将REPORT的事件放入改buffer中
static int tsdev_fetch_next_event(
struct tsdev_client *client,
struct ts_event *event)
{
int have_event;
spin_lock_irq(&client->buffer_lock); //自旋锁
have_event = client->head != client->tail; //判断队列是否为空
if (have_event) { //不为空
*event = client->buffer[client->tail++]; //取下一个事件
client->tail &= TSDEV_BUFFER_SIZE - 1;
}
spin_unlock_irq(&client->buffer_lock); //解锁
return have_event;
}
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static unsigned int tsdev_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
struct tsdev_client *client = file->private_data;
struct tsdev *tsdev = client->tsdev;
poll_wait(file, &tsdev->wait, wait);
return ((client->head == client->tail) ? 0 : (POLLIN | POLLRDNORM)) |
(tsdev->exist ? 0 : (POLLHUP | POLLERR));
}
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//IOCTL命令只是设备和获取校正参数的
static long tsdev_ioctl(
struct file *file,
unsigned int cmd,
unsigned long arg)
{
struct tsdev_client *client = file->private_data; //文件的私有数据
struct tsdev *tsdev = client->tsdev;
int retval = 0;
retval = mutex_lock_interruptible(&tsdev->mutex); //互斥
if (retval)
return retval;
//tsdev已死亡或未connect
if (!tsdev->exist) {
retval = -ENODEV;
goto out;
}
switch (cmd) {
case TS_GET_CAL: //获取校正参数（缩放尺寸和偏移）
if (copy_to_user((void __user *)arg, &tsdev->cal,
sizeof (struct ts_calibration)))
retval = -EFAULT;
break;
case TS_SET_CAL: //设置校正参数
if (copy_from_user(&tsdev->cal, (void __user *)arg,
sizeof(struct ts_calibration)))
retval = -EFAULT;
break;
default:
retval = -EINVAL;
break;
}
out:
mutex_unlock(&tsdev->mutex); //解锁
return retval;
}