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Linux Input 子系统分析

Linux
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2018/11/08 Share

[TOC]

框架结构

Input 子系统从上到下分为三层实现, 分别为 事件处理层 EventHandler / 核心层 InputCore / 驱动层 Driver

Driver 层: 硬件设备读写访问, 中断设置 , 将硬件产生的事件转换为核心层定义的规范提交给 EventHandler.
InputCore 层: 为设备驱动层提供了规范和接口。
设备驱动层只要关心如何驱动硬件并获得硬件数据（例如按下的按键数据），然后调用核心层提供的接口，核心层会自动把数据提交给事件处理层。
EventHandler 层: 用户编程的接口（设备节点），并处理驱动层提交的数据处理。

驱动层流程

驱动开发的工作:

  • 设置 input 设备支持的事件类型 (EV_SYN / EV_KEY 等)
  • 注册中断处理函数
  • 输入设备注册到输入子系统中

整体的流程是:

  1. 注册初始化, button_init 将被用于 insmod 或者 内核引导过程中 的调用
    主要负责硬件设备资源 ( 内存 / IO内存 / 中断 / DMA ) 的获取.

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    module_init(button_init)

  2. 在 button_init 中获取中断, 注册中断
    当有键被按下 / 松开时 , 调用 button_interrupt 中断处理函数获取按键值 BUTTON_PORT

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    request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)

在 button_interrupt 中完成按键事件的上报需要两步: 1. input_report_key 2.input_sync .
这里因为只有一个按键事件, 所以体现不出 input_sync 的作用.
但是如果是 TP 事件, 在上报了 x y 坐标后, 需要 input_sync 将 x 和 y 完整地传给 input 子系统.

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static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy)
{
	input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);
	input_sync(button_dev);
	return IRQ_HANDLED;
}

  1. 注册input设备
    由 InputCore (input.c) 中的 API 分配一个输入设备

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    static struct input_dev *button_dev;
    button_dev=input_allocate_device();

  2. 设置事件产生时候的事件类型
    evbit 事件产生时的事件类型(EV_KEY)
    keybit事件上报的按键值

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    button_dev->evbit[0]= BIT(EV_KEY);
    button_dev->keybit[LONG(BTN_0)]= BIT(BTN_0); //#defineLONG(x) ((x)/BITS_PER_LONG) //返回位x的索引

  3. 注册为输入设备

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    input_register_device(button_dev);

Demo

Demo 是只有一个按键的设备. 当按压或者释放按键的时候, 会发出 BUTTON_IRQ 中断.

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#include <linux/input.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

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

static struct input_dev *button_dev;

static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy)
{
	input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);
	input_sync(button_dev);
	return IRQ_HANDLED;
}

static int __init button_init(void)
{
	int error;
	//注册中断
	if (request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)) {
                printk(KERN_ERR "button.c: Can't allocate irq %d\n", button_irq);
                return -EBUSY;
        }
		
	//
	button_dev = input_allocate_device();
	if (!button_dev) {
		printk(KERN_ERR "button.c: Not enough memory\n");
		error = -ENOMEM;
		goto err_free_irq;
	}

	button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);
	button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);
	
	//注册input设备
	error = input_register_device(button_dev);
	if (error) {
		printk(KERN_ERR "button.c: Failed to register device\n");
		goto err_free_dev;
	}

	return 0;

 err_free_dev:
	input_free_device(button_dev);
 err_free_irq:
	free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);
	return error;
}

static void __exit button_exit(void)
{
        input_unregister_device(button_dev);
	free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);
}

module_init(button_init);
module_exit(button_exit);

深入分析

Input Initial

  1. InputCore 初始化
  2. InputHandler 初始化
  3. InputDevice 初始化
  4. Core 将 Handler 和 Device 进行关联

    1. InputCore 初始化

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    static int __init input_init(void)
    {
    	int err;
    	//1. 在设备模型 /sys/class 目录注册设备类
    	err = class_register(&input_class);
    	//2. 在 /proc/bus/input 目录产生设备信息
    	err = input_proc_init();
    	//3. 字符设备驱动框架注册 input 子系统的接口操作集合
    	err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0),
    				     INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");
    	...
    }

2. InputHandler 初始化

拿 TP 的 event-handler 为例 (evdev.c)

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static const struct input_device_id evdev_ids[] = { //设备 ID
	{ .driver_info = 1 },	/* Matches all devices */
	{ },			/* Terminating zero entry */
};
MODULE_DEVICE_TABLE(input, evdev_ids);
static struct input_handler evdev_handler = {
	.event		= evdev_event,	 
	.events		= evdev_events,  // 消息处理接口
	.connect	= evdev_connect, // InputCore 匹配到 device 后调用本接口 , 后面会详细分析
	.disconnect	= evdev_disconnect,
	.legacy_minors	= true, 
	.minor		= EVDEV_MINOR_BASE, //64 event-handler 处理的次设备号的起始点
	.name		= "evdev",          //handler 的名称
	.id_table	= evdev_ids,
};

static int __init evdev_init(void)
{
	// input-core 提供的接口, 供 input-handler 注册自己
	return input_register_handler(&evdev_handler);
}

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input_register_handler
    INIT_LIST_HEAD
	list_add_tail//加入input_handler_list全局链表
	//遍历input_dev_list全局设备链表,寻找该handler支持的设备
	list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)input_attach_handler(dev, handler);

evdev_connect 的调用流程, 关键是注册了 fops.

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evdev_connect
    input_get_new_minor //获取 minor 号
	device_initialize
    input_register_handle //注册新的 input handle
	cdev_init(&evdev->cdev, &evdev_fops); //很关键, 注册fops, fops我们在后面单独说
	cdev_add
	device_add

fops 如下, 包括了

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static const struct file_operations evdev_fops = {
	.owner		= THIS_MODULE,
	.read		= evdev_read,
	.write		= evdev_write,
	.poll		= evdev_poll,
	.open		= evdev_open,
	.release	= evdev_release,
	.unlocked_ioctl	= evdev_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
	.compat_ioctl	= evdev_ioctl_compat,
#endif
	.fasync		= evdev_fasync,
	.flush		= evdev_flush,
	.llseek		= no_llseek,
};

3. InputDevice 初始化

这里因设备而异. 比如拿汇顶的 TouchScreen IC GT911 来举例.

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tpd_driver_init
    tpd_get_dts_info
	tpd_driver_add(&tpd_device_driver) < 0)
	
tpd_probe
    input_register_device

tpd_driver_add(&tpd_device_driver) < 0)
将 tpd_device_driver 添加到 tpd_driver_list 链表中, 关键是tpd_driver_list[i].tpd_local_init = tpd_drv->tpd_local_init;
在 tp device 和 driver match 的时候, 会执行 tpd_probe , 通过 tpd_driver_list 中的 tpd_local_init 找到初始化过程中 device需要进行的动作 (初始化寄存器等)

4. InputCore 和 InputHander 关联匹配

在 input_register_handler 和 input_register_device 最后都会使用 input_attach_handler 接口来匹配输入设备和对应的事件处理者。

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static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
{
	const struct input_device_id *id;
	int error;
	//匹配 handler 和 device 的 ID, event handler 默认处理所有事件类型的设备
	id = input_match_device(handler, dev);
	//匹配成功后调用 handler 的 connect 接口 (evdev_connect)
	error = handler->connect(handler, dev, id);
}

原文作者：Younix

原文链接：http://iyounix.com/2018/11/08/Linux/Linux Input 子系统分析/

发表日期：November 8th 2018, 9:00:00 pm

更新日期：November 9th 2018, 3:20:33 pm

版权声明：本文采用知识共享署名-非商业性使用 4.0 国际许可协议进行许可

CATALOG
  1. 1. 框架结构
  2. 2. 驱动层流程
  3. 3. Demo
  4. 4. 深入分析
    1. 4.1. Input Initial
      1. 4.1.1. 1. InputCore 初始化
      2. 4.1.2. 2. InputHandler 初始化
      3. 4.1.3. 3. InputDevice 初始化
      4. 4.1.4. 4. InputCore 和 InputHander 关联匹配
Total : 166
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2017
2016
2015
Invalid date
2015
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