Linux输入子系统框架原理解析

input输入子系统框架

linux输入子系统(linux input subsystem)从上到下由三层实现,分别为:输入子系统事件处理层(EventHandler)、输入子系统核心层(InputCore)和输入子系统设备驱动层。

一个输入事件,如鼠标移动,键盘按键按下,joystick的移动等等通过 input driver -> Input core -> Event handler -> userspace 到达用户空间传给应用程序。

Linux输入子系统框架原理解析

【注意】keyboard.c不会在/dev/input下产生节点,而是作为ttyn终端(不包括串口终端)的输入。

驱动层

对于输入子系统设备驱动层而言,主要实现对硬件设备的读写访问,中断设置,并把硬件产生的事件转换为核心层定义的规范提交给事件处理层。将底层的硬件输入转化为统一事件形式,想输入核心(Input Core)汇报。

输入子系统核心层

对于核心层而言,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。它承上启下为驱动层提供输入设备注册与操作接口,如:input_register_device;通知事件处理层对事件进行处理;在/Proc下产生相应的设备信息。

事件处理层

对于事件处理层而言,则是用户编程的接口(设备节点),并处理驱动层提交的数据处理。主要是和用户空间交互(Linux中在用户空间将所有的设备都当作文件来处理,由于在一般的驱动程序中都有提供fops接口,以及在/dev下生成相应的设备文件nod,这些操作在输入子系统中由事件处理层完成)。

/dev/input目录下显示的是已经注册在内核中的设备编程接口,用户通过open这些设备文件来打开不同的输入设备进行硬件操作。

事件处理层为不同硬件类型提供了用户访问及处理接口。例如当我们打开设备/dev/input/mice时,会调用到事件处理层的Mouse Handler来处理输入事件,这也使得设备驱动层无需关心设备文件的操作,因为Mouse Handler已经有了对应事件处理的方法。

输入子系统由内核代码drivers/input/input.c构成,它的存在屏蔽了用户到设备驱动的交互细节,为设备驱动层和事件处理层提供了相互通信的统一界面。

Linux输入子系统框架原理解析

由上图可知输入子系统核心层提供的支持以及如何上报事件到input event drivers。

作为输入设备的驱动开发者,需要做以下几步:

  • 在驱动加载模块中,设置你的input设备支持的事件类型
  • 注册中断处理函数,例如键盘设备需要编写按键的抬起、放下,触摸屏设备需要编写按下、抬起、绝对移动,鼠标设备需要编写单击、抬起、相对移动,并且需要在必要的时候提交硬件数据(键值/坐标/状态等等)
  • 将输入设备注册到输入子系统中

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输入核心提供了底层输入设备驱动程序所需的API,如分配/释放一个输入设备:

struct input_dev *input_allocate_device(void);
void input_free_device(struct input_dev *dev);

/**
 * input_allocate_device - allocate memory for new input device
 *
 * Returns prepared struct input_dev or NULL.
 *
 * NOTE: Use input_free_device() to free devices that have not been
 * registered; input_unregister_device() should be used for already
 * registered devices.
 */
struct input_dev *input_allocate_device(void)
{
  struct input_dev *dev;
     /*分配一个input_dev结构体,并初始化为0*/ 
  dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);
  if (dev) {
    dev->dev.type = &input_dev_type;/*初始化设备的类型*/ 
    dev->dev.class = &input_class; /*设置为输入设备类*/ 
    device_initialize(&dev->dev);/*初始化device结构*/ 
    mutex_init(&dev->mutex); /*初始化互斥锁*/ 
    spin_lock_init(&dev->event_lock); /*初始化事件自旋锁*/ 
    INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);/*初始化链表*/ 
    INIT_LIST_HEAD(&dev->node); /*初始化链表*/ 

    __module_get(THIS_MODULE);/*模块引用技术加1*/ 
  }

  return dev;
}

Linux输入子系统框架原理解析

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