android:添加usb键盘+按键布局和映射的修改

Android的用户输入系统,自下而上,分成如下部分:

1.驱动程序:/dev/input目录。负责report键值到上层。其中键值定义在input.h中;
2.根文件系统中,KeyLayout(按键布局)和KeyCharacterMap(按键字符映射):后缀名称分别为kl和kcm;如果使用usb全键盘,则使用/system/usr/keylayout/qwerty.kl.
3.EventHub: libui的一部分,实现了对驱动程序的控制。目录 android/frameworks/base/libs/ui/,读取RawEvent事件。
4.Java框架层的处理:有KeyInputDevice等类来处理EventHub传递上来的信息,这些信息通过RawInputEvent和KeyEvent来表示。
一般情况下,对于按键事件,以后者的形式传送给应用程序,而触摸屏和轨迹球事件以前者的形式转换形成MotionEvent事件传送给应用程序;
5.Android应用程序层:通过重载onKeyDown()和onkeyUp()等方法接收KeyEvent(按键事件),通过重载onTouchEvent()和onTrackballEvent()等方法接收MotionEvent(运动事件);


keyEvent的处理流程:
1、生成
存在这样一个线程,它不断地从driver读取Event,并把它放到RawEvent队列中。这个队列中的RawEvent既有按键,也有触摸、轨迹球等事件。
RawEvent队列中的每个RawEvent最后都会通过一系列转化,最终变为KeyEvent被发送给另外一个线程,即输入线程,也就是一个Activity的主线程。
2、传递
KeyEvent传递过程主要可以划分为三步:过滤器、View树、Activity
过滤器部分
主要对应着PhoneWindowManager.java中的interceptKeyTq和interceptKeyTi这两个方法。
它们的代码可以在frameworks/base/policy/base/phone/com/android/internal/policy/impl/PhoneWindowManager.java中看到。
这两个过滤器最大的不同就是interceptKeyTq用于RawEvent,而interceptKeyTi用于KeyEvent。

在一个没有实体键盘的机器上,Power键会被interceptKeyTq这个过滤器吃掉用来调用关机对话框或者使机器休眠。而Home键会被interceptKeyTi这个过滤器吃掉,用来把当前Activity切换到后台并把桌面程序切换到前台。所以,应用程序在View和Activity的onKeyDown/Up中是监听不到这两个按键的。除了这两个键以外的按键,都有机会继续前进。接下来,KeyEvent会先经过interceptKeyTi过滤器。
如果这个过滤器不吃掉的话,就会继续前进,进入View树。如果没有被哪个View吃掉的话,最后进入到Activity的onKeyDown/Up方法中。
当一个KeyEvent经过上面的过程还没有被吃掉的话,系统就会利用它做一些定制的功能。比如音量键被系统用来调整声音,多媒体按键用来控制媒体播放,搜索键用来快速打开搜索功能,返回键用来退出当前Activity等。


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如果你的键盘是全键盘(包括了ALT、SHIFT、CAPS_LOCK功能键),基本上用Android默认的键盘映射文件qwerty.kcm,qwerty.kl就可以了。
如果你需要添加新的按键,或者需要修改按键的映射,就需要修改这两个文件了。


添加新的键盘
比如支持usb键盘,需要导入keylayout. 
file: frameworks/base/libs/ui/EventHub.cpp

int EventHub::open_device(const char *deviceName)
{
//.................
         // find the .kl file we need for this device
        const char* root = getenv("ANDROID_ROOT");
        snprintf(keylayoutFilename, sizeof(keylayoutFilename),
                 "%s/usr/keylayout/%s.kl", root, tmpfn);
        bool defaultKeymap = false;
        if (access(keylayoutFilename, R_OK)) {
            snprintf(keylayoutFilename, sizeof(keylayoutFilename),
                     "%s/usr/keylayout/%s", root, "qwerty.kl");
            defaultKeymap = true;
        }
        device->layoutMap->load(keylayoutFilename);
}

*********问题:这里在导入keylayout文件的时候,是指定路径,通过后缀获取的,所以kl文件名字不重要???

比如使用usb键盘,添加一个按键,物理按键是F1,对应android上的功能是SEARCH:
1 按下物理按键后,驱动通过接口input_report_key向上层input子系统report一个按键SCANCODE:#define KEY_F159 (定义在内核input.h中)
2 查找static const KeycodeLabel KEYCODES[](在文件frameworks/base/include/ui/KeycodeLabels.h中),得知我们需要的功能键的KEYCODE是“SEARCH”
3 在文件/system/usr/keylayout/qwerty.kl中添加下面一行,
key 59    SEARCH 
重新启动即可:

总结:android按键消息通过二次转换:
1 将驱动report上来的SCANCODE,通过文件qwerty.kl的映射,得到KEYCODE字串;
2 通过二维表static const KeycodeLabel KEYCODES[],将上面的字符串转换成android 需要的键值信息。
如果是输入键,还需要查询keymap,得到相应的字符。

相关文件:
key scancode定义:
文件:include/linux/input.h
......  
#define KEY_SPACE    57  
#define KEY_CAPSLOCK     58  
#define KEY_F1   59  
#define KEY_F2   60  
#define KEY_F3   61  
#define KEY_F4   62  
#define KEY_F5   63  
#define KEY_F6   64  
#define KEY_F7   65  
#define KEY_F8   66  
#define KEY_F9   67  
#define KEY_F10  68  
........  
 
KEYLAYOUT 按键布局
文件:/system/usr/keylayout/qwerty.kl
文件格式:
key SCANCODE KEYCODE [FLAGS...]
第一列:key
第二列: SCANCODE是一个整数,是驱动里面定义的,在文件
第三列: KEYCODE 是一个字串,定义在你描述的布局文件frameworks/base/include/ui/KeycodeLabels.h

另外可以设置相关的FLAGS:
SHIFT: 当按下,自动加上SHIFT键值
ALT:当按下,自动加上ALT
CAPS:当按下,自动带上CAPS大写
WAKE:当按下,当设备进入睡眠的时候,按下这个键将唤醒,而且发送消息给应用层。
WAKE_DROPPED:当按下,且设备正处于睡眠,设备被唤醒,但是不发送消息给应用层。

关于SCANCODE,也无需查找驱动代码。在字符界面下可以使用命令getevent获取按键的scan code:
# getevent  
/ $ getevent  
add device 1: /dev/input/event4  
  name:     "Fake Touchscreen"  
add device 2: /dev/input/event0  
  name:     "gpio-keys"  
add device 3: /dev/input/event3  
  name:     "Dell Dell USB Keyboard"  
add device 4: /dev/input/event2  
  name:     "PixArt USB Optical Mouse"  
add device 5: /dev/input/event1  
  name:     "twl4030_pwrbutton"  
支持5种输入设备:触摸屏  GPIOkey usb键盘  usb鼠标  powerkey

点击usb键盘的按键“A”的打印信息:  

/dev/input/event3: 0004 0004 00070004  
/dev/input/event3: 0001 001e 00000001  
/dev/input/event3: 0000 0000 00000000  
/dev/input/event3: 0004 0004 00070004  
/dev/input/event3: 0001 001e 00000000  
/dev/input/event3: 0000 0000 00000000  
按下一个GPIO按键的打印信息:  
/dev/input/event0: 0001 0114 00000001  
/dev/input/event0: 0000 0000 00000000  
/dev/input/event0: 0001 0114 00000000  
/dev/input/event0: 0000 0000 00000000  
 
其中:
0001实际上是输入设备的类型。(USB键盘上的 0004 0004 00070004不太清楚是什么信息,大概是这个USB设备的各种ID信息吧)
0114是按键的SCANCODE,
00000001和00000000分别是按下和抬起的附加信息。

此文件部分内容如下:
.....  
key 30    A  
key 31    S  
key 32    D  
key 33    F  
key 34    G  
key 35    H  
key 36    J  
key 79    1                               
key 80    2                               
key 81    3                                 
key 96    ENTER  
key 69    NUM   
key 56    ALT_LEFT  
key 100   ALT_RIGHT  
key 1     POWER  
key 58    NUM  
key 111   MUTE   
key 1     BACK  
key 59    SEARCH   
.....  


按键码:KEYCODE
frameworks/base/include/ui/KeycodeLabels.h

struct KeycodeLabel {  
    const char *literal;  // KEYCODE
    int value;  //用于在keymap索引字符的value
};  


static const KeycodeLabel KEYCODES[] = {  
    { "SOFT_LEFT", 1 },  
    { "SOFT_RIGHT", 2 },  
    { "HOME", 3 },  
    { "BACK", 4 },  
    { "CALL", 5 },  
    { "ENDCALL", 6 },  
    { "0", 7 },  
    { "1", 8 },  
    { "2", 9 },  
    { "3", 10 },  
    { "4", 11 },  
    { "A", 29 },  
    { "B", 30 },  
    { "C", 31 },  
    { "SEARCH", 84 },  
    .............  
      
}  

字符映射
键字符映射位于:/system/usr/keychars/qwerty.kcm.bin,源文件是android/device/ti/omap3evm/qwerty.kcm

首先,需要理解kcm文件的格式:
# keycode       display number  base    caps    fn      caps_fn

keycode:由kernel层发出,经*.kl键盘映射文件得到keycode;
base:META_KEY没有被激活时的状态,即MetaState==0时映射的字符;
caps:毫无疑问,是SHIFT或CAPS_LOCK被激活时的状态,此时MetaState==1时,映射的字符;
fn:ALT被激活,对应MetaState==2时映射的字符;
caps_fn:ALT,SHIFT或CAPS_LOCK同时被激活时映射的字符;此时MetaState==3;通过这种方式,实现了一键对应多个字符的输出,


How To修改字符映射:
比如现在的字符映射,is_shitf时按下“,”,映射的字符是“;”,见下面这行:
COMMA           ','     ','     ','     ';'     ';'     '|'
但在usb全键盘里面,这里应该是字符“<”,所以修改这里即可。


注:META Keys:就是ALT、SHIFT、CAPS_LOCK。

[type=QWERTY]                        
# keycode       display number  base    caps    fn      caps_fn
                                                        
A               'A'     '2'     'a'     'A'     '#'     0x00
B               'B'     '2'     'b'     'B'     '<'     0x00
C               'C'     '2'     'c'     'C'     '9'     0x00E7
D               'D'     '3'     'd'     'D'     '5'     0x00
E               'E'     '3'     'e'     'E'     '2'     0x0301
F               'F'     '3'     'f'     'F'     '6'     0x00A5
G               'G'     '4'     'g'     'G'     '-'     '_'
H               'H'     '4'     'h'     'H'     '['     '{'
I               'I'     '4'     'i'     'I'     '$'     0x0302
J               'J'     '5'     'j'     'J'     ']'     '}'
K               'K'     '5'     'k'     'K'     '"'     '~'
L               'L'     '5'     'l'     'L'     '''     '`'
M               'M'     '6'     'm'     'M'     '!'     0x00
N               'N'     '6'     'n'     'N'     '>'     0x0303
O               'O'     '6'     'o'     'O'     '('     0x00
P               'P'     '7'     'p'     'P'     ')'     0x00
Q               'Q'     '7'     'q'     'Q'     '*'     0x0300
R               'R'     '7'     'r'     'R'     '3'     0x20AC
S               'S'     '7'     's'     'S'     '4'     0x00DF
T               'T'     '8'     't'     'T'     '+'     0x00A3
U               'U'     '8'     'u'     'U'     '&'     0x0308
V               'V'     '8'     'v'     'V'     '='     '^'
W               'W'     '9'     'w'     'W'     '1'     0x00
X               'X'     '9'     'x'     'X'     '8'     0xEF00
Y               'Y'     '9'     'y'     'Y'     '%'     0x00A1
Z               'Z'     '9'     'z'     'Z'     '7'     0x00
                                                        
# on pc keyboards
COMMA           ','     ','     ','     ';'     ';'     '|'
PERIOD          '.'     '.'     '.'     ':'     ':'     0x2026
AT              '@'     '0'     '@'     '0'     '0'     0x2022
SLASH           '/'     '/'     '/'     '?'     '?'     '\'
                                                        
SPACE           0x20    0x20    0x20    0x20    0xEF01  0xEF01
ENTER         0xa     0xa     0xa     0xa     0xa     0xa
                                                        
TAB             0x9     0x9     0x9     0x9     0x9     0x9
0               '0'     '0'     '0'     ')'     ')'     ')'
1               '1'     '1'     '1'     '!'     '!'     '!'
2               '2'     '2'     '2'     '@'     '@'     '@'
3               '3'     '3'     '3'     '#'     '#'     '#'
4               '4'     '4'     '4'     '$'     '$'     '$'
5               '5'     '5'     '5'     '%'     '%'     '%'
6               '6'     '6'     '6'     '^'     '^'     '^'
7               '7'     '7'     '7'     '&'     '&'     '&'
8               '8'     '8'     '8'     '*'     '*'     '*'
9               '9'     '9'     '9'     '('     '('     '('
                                                        
GRAVE           '`'     '`'     '`'     '~'     '`'     '~'
MINUS           '-'     '-'     '-'     '_'     '-'     '_'
EQUALS          '='     '='     '='     '+'     '='     '+'
LEFT_BRACKET    '['     '['     '['     '{'     '['     '{'
RIGHT_BRACKET   ']'     ']'     ']'     '}'     ']'     '}'
BACKSLASH       '\'     '\'     '\'     '|'     '\'     '|'
SEMICOLON       ';'     ';'     ';'     ':'     ';'     ':'
APOSTROPHE      '''     '''     '''     '"'     '''     '"'
STAR            '*'     '*'     '*'     '*'     '*'     '*'
POUND           '#'     '#'     '#'     '#'     '#'     '#'
PLUS            '+'     '+'     '+'     '+'     '+'     '+'


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