初識linux輸入子系統
linux輸入子系統（linux input subsystem）從上到下由三層實現，分別為：輸入子系統事件處理層（EventHandler）、輸入子系統核心層（InputCore）和輸入子系統設備驅動層。
- 設備驅動層：主要實現對硬件設備的讀寫訪問，中斷設置，並把硬件產生的事件轉換為核心層定義的規范提交給事件處理層。
- 核心層：為設備驅動層提供了規范和接口。設備驅動層只要關心如何驅動硬件並獲得硬件數據（例如按下的按鍵數據），然后調用核心層提供的接口，核心層會自動把數據提交給事件處理層。
- 事件處理層：則是用戶編程的接口（設備節點），並處理驅動層提交的數據處理。
input輸入子系統框架分析
輸入子系統由輸入子系統核心層（ Input Core ），驅動層和事件處理層（Event Handler）三部份組成。
一個輸入事件，如鼠標移動，鍵盤按鍵按下，joystick的移動等等通過 input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到達用戶空間傳給應用程序。
1.系統核心層
主要功能
- 注冊主設備號
- 對於swi進入的open函數進行第一層處理，並通過次設備號選擇handler進入第二層open，也就是真正的open所在的file_operation,並返回該file_opration的fd
- 提供input_register_device跟input_register_handler函數分別用於注冊device跟handler
2.handler層（事件處理層）
handler層是純軟件層，包含不同的解決方案，如鍵盤，鼠標，游戲手柄等，但是沒有設計到硬件方面的操作
對於不同的解決方案，都包含一個名為input_handler的結構體，該結構體內含的主要成員如下
.id_table 一個存放該handler所支持的設備id的表（其實內部存放的是EV_xxx事件,用於判斷device是否支持該事件）
.fops 該handler的file_operation
.connect 連接該handler跟所支持device的函數
.disconnect 斷開該連接
.event 事件處理函數，讓device調用
h_list 也是一個鏈表，該鏈表保存着該handler到所支持的所有device的中間站：handle結構體的指針
3.device層（驅動層）
device是純硬件操作層，包含不同的硬件接口處理，如gpio等
對於每種不同的具體硬件操作，都對應着不同的input_dev結構體
該結構體內部也包含着一個h_list
4：input_handler_list和input_device_list
對於handler和device，分別用鏈表input_handler_list和input_device_list進行維護，
當handler或者device增加或減少的時候，分別往這兩鏈表增加或刪除節點。
5.input子系統框架圖
input子系統調用過程分析
1.當外部應用程序需要調用輸入子系統的open函數時，會先通過主設備號進入到核心層，然后通過次設備號進入handler層，再調用.fops內的open函數返回fd；
2.當外部應用程序需要調用輸入子系統的read函數時，會通過返回的fd調用.fop內的read函數，然后休眠，等待被.event函數喚醒
3.當外部中斷到達的時候，會先確定中斷事件，然后用input_event上報事件，再通過h_list里面的所有handle調用對應的handler中的.event函數，對read進行喚醒，然后在read中返回（也就是當device有多個對應的handler的時候,input_event會向所有的handler上報事件）
4.當需要加入新的handler時，需要先構建handler結構體，然后調用input_register_handler對該handler進行注冊
input_register_handler的內部實現：往input_handler_list加入新增的handler節點，然后對input_device_list的所有結點（也就是所有的device）進行遍歷，通過.id_table查看該device是否支持該handler,對支持的device調用.connect,一一地構建input_handle結構體,連接handler跟device
5.當需要加入新的device時，需要先構建input_dev結構體，然后調用input_register_device對該input_dev進行注冊
input_register_dev的內部實現：往input_device_list加入新增的device節點，然后對input_handler_list的所有結點（也就是所有的handler）進行遍歷，通過handler 的.id_table查看該handler是否支持該device,對支持的device調用該handler的.connect,一一地構建input_handle結構體,連接handler跟device
在輸入子系統框架下，我們一般的編寫驅動也就是對device部分進行編寫（分配input_dev並配置，驅動入口，出口，中斷時進行中斷判斷，然后上報事件等），然后對該device的input_dev進行注冊
Input輸入子系統數據結構分析
input_dev
input_dev 這是input設備基本的設備結構，每個input驅動程序中都必須分配初始化這樣一個結構，成員比較多
（1）有以下幾個數組：
unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; //事件支持的類型 // 下面是每種類型支持的編碼 unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按鍵 unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; //絕對坐標，其中觸摸屏驅動使用的就是這個 unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; 這個數組以位掩碼的形式，代表了這個設備支持的事件的類型。
設置方式：
dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS)
absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; 這個數組也是以位掩碼的形式，代表這個類型的事件支持的編碼
觸摸屏驅動支持EV_ABS,所以要設置這個數組， 有一個專門設置這個數組的函數input_set_abs_params
static inline void input_set_abs_params(struct input_dev *dev, int axis, int min, int max, int fuzz, int flat) { dev->absmin[axis] = min; dev->absmax[axis] = max; dev->absfuzz[axis] = fuzz; dev->absflat[axis] = flat; dev->absbit[BIT_WORD(axis)] |= BIT_MASK(axis); //填充了absbit這個數組 }
觸摸屏驅動中是這樣調用的
input_set_abs_params(dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0)； //這個是設置ad轉換的x坐標
input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0); //這個是設置ad轉換的y坐標
input_set_abs_params(dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0); //這個是設置觸摸屏是否按下的標志
設置ABS_X編碼值范圍為0-0x3ff，因為mini2440的AD轉換出的數據最大為10位，所以不會超過0x3ff。
（2） struct input_id id 成員
這個是標識設備驅動特征的
struct input_id { __u16 bustype; //總線類型 __u16 vendor; //生產廠商 __u16 product; //產品類型 __u16 version; //版本 };
如果需要特定的事件處理器來處理這個設備的話，這幾個就非常重要，因為子系統核心是通過他們，將設備驅動與事件處理層聯系起來的。但是因為觸摸屏驅動所用的事件處理器為evdev，匹配所有，所有這個初始化也無關緊要。
input_handler
input_handler 這是事件處理器的數據結構，代表一個事件處理器
（1）幾個操作函數
void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value); int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id); void (*disconnect)(struct input_handle *handle); void (*start)(struct input_handle *handle);
event 函數是當事件處理器接收到了來自input設備傳來的事件時調用的處理函數，負責處理事件，非常重要。
connect 函數是當一個input設備模塊注冊到內核的時候調用的，將事件處理器與輸入設備聯系起來的函數，也就是將input_dev和input_handler配對的函數。
disconnect 函數實現connect相反的功能。
（2） 兩個id
const struct input_device_id *id_table; //這個是事件處理器所支持的input設備 const struct input_device_id *blacklist; //這個是事件處理器應該忽略的input設備
這兩個數組都會用在connect函數中，input_device_id結構與input_id結構類似，但是input_device_id有一個flag，用來讓程序選擇比較哪項，如：busytype,vendor還是其他。
（3） 兩個鏈表
struct list_headh_list; //這個鏈表用來鏈接他所支持的input_handle結構,input_dev與input_handler配對之后就會生成一個input_handle結構 struct list_headnode; //鏈接到input_handler_list，這個鏈表鏈接了所有注冊到內核的事件處理器
input_handle
input_handle 結構體代表一個成功配對的input_dev和input_handler
struct input_handle { void *private; //每個配對的事件處理器都會分配一個對應的設備結構，如evdev事件處理器的evdev結構，注意這個結構與設備驅動層的input_dev不同，初始化handle時，保存到這里。 int open; //打開標志，每個input_handle 打開后才能操作，這個一般通過事件處理器的open方法間接設置 const char *name; struct input_dev *dev; //關聯的input_dev結構 struct input_handler *handler; //關聯的input_handler結構 struct list_head d_node; //input_handle通過d_node連接到了input_dev上的h_list鏈表上 struct list_head h_node; //input_handle通過h_node連接到了input_handler的h_list鏈表上 };
三個數據結構之間的關系
input_dev 是硬件驅動層，代表一個input設備
input_handler 是事件處理層，代表一個事件處理器
input_handle 屬於核心層，代表一個配對的input設備與input事件處理器
input_dev 通過全局的input_dev_list鏈接在一起。設備注冊的時候實現這個操作。
input_handler 通過全局的input_handler_list鏈接在一起。事件處理器注冊的時候實現這個操作（事件處理器一般內核自帶，一般不需要我們來寫）
input_hande 沒有一個全局的鏈表，它注冊的時候將自己分別掛在了input_dev 和 input_handler 的h_list上了。
通過input_dev 和input_handler就可以找到input_handle 在設備注冊和事件處理器， 注冊的時候都要進行配對工作，配對后就會實現鏈接。
通過input_handle也可以找到input_dev和input_handler。
補充兩個結構體
（1） evdev設備結構
struct evdev { int exist; int open; //打開標志 int minor; //次設備號 struct input_handle handle; //關聯的input_handle wait_queue_head_t wait; //等待隊列，當進程讀取設備，而沒有事件產生的時候，進程就會睡在其上面 struct evdev_client *grab; //強制綁定的evdev_client結構，這個結構后面再分析 struct list_head client_list; //evdev_client 鏈表，這說明一個evdev設備可以處理多個evdev_client，可以有多個進程訪問evdev設備 spinlock_t client_lock; /* protects client_list */ struct mutex mutex; struct device dev; //device結構，說明這是一個設備結構 };
evdev結構體在配對成功的時候生成，由handler->connect生成，對應設備文件為/class/input/event(n)。
如觸摸屏驅動的event0，這個設備是用戶空間要訪問的設備，可以理解它是一個虛擬設備，因為沒有對應的硬件，但是通過handle->dev 就可以找到input_dev結構，而它對應着觸摸屏，設備文件為/class/input/input0。這個設備結構生成之后保存在evdev_table中，索引值是minor
（2） evdev用戶端結構
struct evdev_client { struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE]; //這個是一個input_event數據結構的數組，input_event代表一個事件，基本成員：類型（type），編碼（code），值（value） int head; //針對buffer數組的索引 int tail; //針對buffer數組的索引，當head與tail相等的時候，說明沒有事件 spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */ struct fasync_struct *fasync; //異步通知函數 struct evdev *evdev; //evdev設備 struct list_head node; // evdev_client 鏈表項 };
這個結構在進程打開event0設備的時候調用evdev的open方法，在open中創建這個結構，並初始化。在關閉設備文件的時候釋放這個結構。
Input輸入子系統數據結構關系圖
input輸入子系統主要函數分析
各種注冊函數
每種數據結構都代表一類對象，所以每種數據結構都會對應一個注冊函數，他們都定義在子系統核心的input.c文件中。
主要有三個注冊函數
input_register_device //向內核注冊一個input設備 input_register_handle //向內核注冊一個handle結構 input_register_handler //注冊一個事件處理器
1.input_register_device
input_register_device 注冊一個input輸入設備，這個注冊函數在三個注冊函數中是驅動程序唯一調用的。
1 int input_register_device(struct input_dev *dev) 2 { 3 static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0); 4 //這個原子變量，代表總共注冊的input設備，每注冊一個加1，因為是靜態變量，所以每次調用都不會清零的 5 struct input_handler *handler; 6 const char *path; 7 int error; 8 9 __set_bit(EV_SYN, dev->evbit); //EN_SYN 這個是設備都要支持的事件類型，所以要設置 10 11 /* 12 * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating 13 * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c. 14 */ 15 // 這個內核定時器是為了重復按鍵而設置的 16 init_timer(&dev->timer); 17 if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) { 18 dev->timer.data = (long) dev; 19 dev->timer.function = input_repeat_key; 20 dev->rep[REP_DELAY] = 250; 21 dev->rep[REP_PERIOD] = 33; 22 //如果沒有定義有關重復按鍵的相關值，就用內核默認的 23 } 24 25 if (!dev->getkeycode) 26 dev->getkeycode = input_default_getkeycode; 27 if (!dev->setkeycode) 28 dev->setkeycode = input_default_setkeycode; 29 //以上設置的默認函數由input核心提供 30 dev_set_name(&dev->dev, "input%ld", 31 (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1); 32 //設置input_dev中device的名字，這個名字會在/class/input中出現 33 error = device_add(&dev->dev); 34 //將device加入到linux設備模型中去 35 if (error) 36 return error; 37 38 path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL); 39 printk(KERN_INFO "input: %s as %s\n", 40 dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A"); 41 kfree(path); 42 //這個得到路徑名稱，並打印出來 43 error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex); 44 if (error) { 45 device_del(&dev->dev); 46 return error; 47 } 48 49 list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list); 50 // 將新分配的input設備連接到input_dev_list鏈表上 51 list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node) 52 input_attach_handler(dev, handler); 53 //遍歷input_handler_list鏈表，配對 input_dev 和 input_handler 54 //input_attach_handler 這個函數是配對的關鍵 55 input_wakeup_procfs_readers(); 56 // 和proc文件系統有關 57 mutex_unlock(&input_mutex); 58 59 return 0; 60 }
input_register_device完成的主要功能就是：初始化一些默認的值，將自己的device結構添加到linux設備模型當中，將input_dev添加到input_dev_list鏈表中，然后尋找合適的handler與input_handler配對,配對的核心函數是input_attach_handler。
下面看看input_attach_handler函數
1 static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler) 2 { 3 const struct input_device_id *id; 4 int error; 5 6 if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev)) 7 return -ENODEV; 8 //blacklist是handler因該忽略的input設備類型，如果應該忽略的input設備也配對上了，那就出錯了 9 id = input_match_device(handler->id_table, dev); 10 //這個是主要的配對函數，主要比較id中的各項 11 if (!id) 12 return -ENODEV; 13 14 error = handler->connect(handler, dev, id); 15 //配對成功調用handler的connect函數，這個函數在事件處理器中定義，主要生成一個input_handle結構，並初始化，還生成一個事件處理器相關的設備結構 16 if (error && error != -ENODEV) 17 printk(KERN_ERR 18 "input: failed to attach handler %s to device %s, " 19 "error: %d\n", 20 handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error); 21 //出錯處理 22 return error; 23 }
input_attach_handler的主要功能就是調用了兩個函數，一個input_match_device進行配對，一個connect處理配對成功后續工作。
下面看看input_match_device函數
1 static const struct input_device_id *input_match_device(const struct input_device_id *id, 2 struct input_dev *dev) 3 { 4 int i; 5 //函數傳入的參數是所要配對handler的id_table，下面遍歷這個id_table尋找合適的id進行配對 6 for (; id->flags || id->driver_info; id++) { 7 if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS) 8 if (id->bustype != dev->id.bustype) 9 continue; 10 ...... 11 //針對handler->id->flag，比較不同的類型 12 //如果比較成功進入下面的宏，否則進入下一個id 13 MATCH_BIT(evbit, EV_MAX); 14 ...... 15 MATCH_BIT(swbit, SW_MAX); 16 17 18 return id; 19 } 20 }
此函數主要是比較input_dev中的id和handler支持的id,這個存放在handler的id_table中。
首先看id->driver_info有沒有設置，如果設置了說明它匹配所有的id，evdev就是這個樣的handler
然后依據id->flag來比較內容，如果都比較成功進入MATCH_BIT，這個宏是用來按位進行比較的，功能是比較所支持事件的類型，只有所有的位都匹配才成功返回，否則進行下一個id的比較。
1 #define MATCH_BIT(bit, max) \ 2 for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(max); i++) \ 3 if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) \ 4 break; \ 5 if (i != BITS_TO_LONGS(max)) \ 6 continue;
這個宏對於每種事件類型，以及每種事件類型支持的編碼所有的位都比較一次，看handler的id是否支持，如果有一個不支持就不會比較成功，進入下一個id進行比較。
對於connect函數，每種事件處理器的實現都有差異，但原理都相同。
因為觸摸屏用的事件處理器為evdev，下面看看evdev的connect函數evdev_connect
1 static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, 2 const struct input_device_id *id) 3 { 4 //此函數傳入三個參數，分別是：handler，dev,id 5 struct evdev *evdev; 6 int minor; 7 int error; 8 9 10 for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS; minor++) 11 if (!evdev_table[minor]) 12 break; 13 //EVDEV_MINORS為32，說明evdev這個handler可以同時有32個輸入設備和他配對，evdev_table中以minor（非次設備號，但是有一個換算關系）存放evdev結構體，后面要詳細分析這個結構體 14 if (minor == EVDEV_MINORS) { 15 printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices\n"); 16 return -ENFILE; 17 } 18 //這個說明32個位置全都被占用了，連接失敗 19 evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL); 20 //分配一個evdev結構體，這個結構體是evdev事件處理器特有的，后面會詳細分析 21 if (!evdev) 22 return -ENOMEM; 23 24 25 INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list); 26 spin_lock_init(&evdev->client_lock); 27 mutex_init(&evdev->mutex); 28 init_waitqueue_head(&evdev->wait); 29 //初始化結構體的一些成員 30 dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", minor); 31 //這個是設置evdev中device的名字，他將出現在/class/input中。 32 //前面也有一個device是input_dev的，名字是input（n），注意與他的不同 33 //這個結構是配對后的虛擬設備結構，沒有對應的硬件，但是通過它可以找到相關的硬件 34 evdev->exist = 1; 35 evdev->minor = minor; 36 37 38 evdev->handle.dev = input_get_device(dev); 39 evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev); 40 evdev->handle.handler = handler; 41 evdev->handle.private = evdev; 42 //因為evdev中包含handle了，所以初始化它就可以了，這樣就連接了input_handler與input_dev 43 evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor); //注意：這個minor不是真正的次設備號，還要加上EVDEV_MINOR_BASE 44 evdev->dev.class = &input_class; 45 evdev->dev.parent = &dev->dev; 46 //配對生成的device，父設備是與他相關連的input_dev 47 evdev->dev.release = evdev_free; 48 device_initialize(&evdev->dev); 49 50 51 error = input_register_handle(&evdev->handle); 52 //注冊handle結構體,這個函數后面詳細分析 53 if (error) 54 goto err_free_evdev; 55 56 57 error = evdev_install_chrdev(evdev); 58 //這個函數只做了一件事，就是把evdev結構保存到evdev_table中，這個數組也minor為索引 59 if (error) 60 goto err_unregister_handle; 61 62 63 error = device_add(&evdev->dev); 64 //注冊到linux設備模型中 65 if (error) 66 goto err_cleanup_evdev; 67 68 69 return 0; 70 71 72 err_cleanup_evdev: 73 evdev_cleanup(evdev); 74 err_unregister_handle: 75 input_unregister_handle(&evdev->handle); 76 err_free_evdev: 77 put_device(&evdev->dev); 78 return error; 79 }
evdev_connect函數做配對后的善后工作，分配一個evdev結構體，並初始化相關成員，evdev結構體中有input_handle結構，初始化並注冊之。
2.input_register_handle
input_register_handle 注冊一個input_handle結構體，比較簡單
1 int input_register_handle(struct input_handle *handle) 2 { 3 struct input_handler *handler = handle->handler; 4 struct input_dev *dev = handle->dev; 5 int error; 6 7 8 /* 9 * We take dev->mutex here to prevent race with 10 * input_release_device(). 11 */ 12 error = mutex_lock_interruptible(&dev->mutex); 13 if (error) 14 return error; 15 list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list); 16 //將handle的d_node，鏈接到其相關的input_dev的h_list鏈表中 17 mutex_unlock(&dev->mutex); 18 19 20 list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list); 21 //將handle的h_node，鏈接到其相關的input_handler的h_list鏈表中 22 if (handler->start) 23 handler->start(handle); 24 25 26 return 0; 27 }
這個函數基本沒做什么事，就是把一個handle結構體通過d_node鏈表項，分別鏈接到input_dev的h_list,input_handler的h_list上。
以后通過這個h_list就可以遍歷相關的input_handle了。
3. input_register_handler
input_register_handler 注冊一個input_handler結構體
1 int input_register_handler(struct input_handler *handler) 2 { 3 struct input_dev *dev; 4 int retval; 5 6 7 retval = mutex_lock_interruptible(&input_mutex); 8 if (retval) 9 return retval; 10 11 12 INIT_LIST_HEAD(&handler->h_list); 13 14 15 if (handler->fops != NULL) { 16 if (input_table[handler->minor >> 5]) { 17 retval = -EBUSY; 18 goto out; 19 } 20 input_table[handler->minor >> 5] = handler; 21 } 22 //input_table，每個注冊的handler都會將自己保存到這里，索引值為handler->minor右移5為，也就是除以32 23 //為什么會這樣呢，因為每個handler都會處理最大32個input_dev，所以要以minor的32為倍數對齊,這個minor是傳進來的handler的MINOR_BASE 24 //每一個handler都有一個這一個MINOR_BASE，以evdev為例,EVDEV_MINOR_BASE = 64,可以看出系統總共可以注冊8個handler 25 list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list); 26 //連接到input_handler_list鏈表中 27 list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node) 28 input_attach_handler(dev, handler); 29 //又是配對，不過這次遍歷input_dev，和注冊input_dev過程一樣的 30 input_wakeup_procfs_readers(); 31 32 33 out: 34 mutex_unlock(&input_mutex); 35 return retval; 36 }
這個函數其實和input_register_device大同小異，都是注冊，都要配對。
4.函數調用流程
input輸入子系統事件處理機制
作為輸入設備的驅動開發者，需要做以下幾步：
- 在驅動加載模塊中，設置你的input設備支持的事件類型，類型參見表1設置
- 注冊中斷處理函數，例如鍵盤設備需要編寫按鍵的抬起、放下，觸摸屏設備需要編寫按下、抬起、絕對移動，鼠標設備需要編寫單擊、抬起、相對移動，並且需要在必要的時候提交硬件數據（鍵值/坐標/狀態等等）
- 將輸入設備注冊到輸入子系統中
參考文章
http://blog.chinaunix.net/uid/26620753.html
http://blog.csdn.net/ielife/article/details/7798952