input子系统详解4——输入事件驱动层源码分析

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一、前言

由input子系统简介可知，input子系统分为三层：

​

1、上层输入事件驱动层

涉及的文件有x210_kernel\drivers\input\evdev.c、mousedev.c 和 joydev.c文件，分别对应上层的各个不同的handler的源代码。但如图所示，一般集中采用 event handlers的方式，但这种方式不是排他性的，可以同时存在。该层负责将 struct input_event 呈送给应用层。

2、中层框架核心层

涉及的文件有x210_kernel\drivers\input\input.c文件。

3、下层具体硬件驱动层

涉及的文件包括x210_kernel\drivers\input目录中的各个文件夹，比如joystick文件、mouse文件夹、keyboard文件夹、touchscreen文件夹等。

下面将对上层输入事件驱动层进行分析。

二、输入事件驱动层分析

input子系统的输入事件驱动层其实是由各个handler构成的，各个handler之间是属于平行关系，不存在相互调用的现象。目前用的最多是event，今天就以这个handler为例分析他的源代码，以便对handler的实现有一定的了解。其中 drivers\input\evdev.c 就是event的源代码文件。

从evdev.c文件的末尾可以看到module_init、module_exit这些宏，这说明内核中将这部分实现为模块的方式，这很好理解，因为框架核心层都实现为模块的方式，而上层依赖于框架核心层才能够注册与工作的，所以上层也需要实现为模块的方式。

1、相关数据结构

（1）struct evdev结构体

struct evdev {int exist;int open;                                //  这个是用来作为设备被打开的计数int minor;                               //   handler 与 input设备匹配成功之后创建的设备对应的device的次设备号相对于基准次设备号的偏移量struct input_handle handle;   //   内置的一个  handle ，里面记录了匹配成功的input_dev 和 handlerwait_queue_head_t wait;struct evdev_client *grab;struct list_head client_list;       //   用来挂接与 evdev 匹配成功的evdev_client 的一个链表头spinlock_t client_lock; /* protects client_list */struct mutex mutex;             //  互斥锁struct device dev;                 //  这个是handler 与 input设备匹配成功之后创建的设备对应的device
};

（2）struct evdev_client结构体

struct evdev_client {struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE];    //  用来存放input_dev 事件的缓冲区int head;int tail;spinlock_t buffer_lock; /* protects access to buffer, head and tail */struct fasync_struct *fasync;struct evdev *evdev;              //   evdev 指针struct list_head node;            //  作为一个链表节点挂接到相应的 evdev->client_list 链表上struct wake_lock wake_lock;char name[28];            //  名字
};

（3）struct input_event结构体

struct input_event {struct timeval time;//事件发生的时间__u16 type;//事件的类型（键盘？触摸屏？）__u16 code;//事件的码值（按键a对应的编码）__s32 value;//事件的状态、操作值（比如是按下了还是弹起了；触摸点坐标等）
};

2、模块注册函数： evdev_init()

static struct input_handler evdev_handler = {.event		= evdev_event,.connect	= evdev_connect,.disconnect	= evdev_disconnect,.fops		= &evdev_fops,.minor		= EVDEV_MINOR_BASE, //次设备号起始编号是64.name		= "evdev",.id_table	= evdev_ids,
};static int __init evdev_init(void)
{return input_register_handler(&evdev_handler);
}

其中evdev_handler这个结构体变量，就是本次分析的handler对应的结构体变量。对这个结构体变量的填充操作里，最重要的有3个：evdev_event函数、evdev_connect函数和evdev_fops变量。

3、其他函数分析

（1）evdev_connect函数分析

static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,const struct input_device_id *id)
{struct evdev *evdev;                 //  定义一个 evdev 指针int minor;int error;for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS; minor++)  //  从evdev_table 数组中找到一个没有被使用的最小的数组项  最大值32if (!evdev_table[minor])break;if (minor == EVDEV_MINORS) {printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices\n");return -ENFILE;}evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);   //  给evdev 申请分配内存if (!evdev)return -ENOMEM;INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);            //  初始化 evdev->client_list 链表spin_lock_init(&evdev->client_lock);              //  初始化自旋锁 evdev->client_lockmutex_init(&evdev->mutex);                          //  初始化互斥锁 evdev->mutexinit_waitqueue_head(&evdev->wait);dev_set_name(&evdev->dev, "event%d", minor);  // 设置input设备的名字evdev->exist = 1;evdev->minor = minor;                                     //  input设备的次设备号的偏移量evdev->handle.dev = input_get_device(dev);              //  将我们传进来的 input_dev 指针存放在 evdev->handle.dev 中evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev);     //  设置 evdev -> dev 对象的名字，并且把名字赋值给 evdev->handle.nameevdev->handle.handler = handler;          //  将我们传进来的 handler 指针存放在 handle.handler 中evdev->handle.private = evdev;             //  把evdev 作为handle 的私有数据evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);        //  设置 evdev->device 设备的设备号evdev->dev.class = &input_class;                                                  //  将 input_class 作为 evdev->device 的设备类evdev->dev.parent = &dev->dev;                                                // 将input_dev  -> device 作为evdev->device 的父设备evdev->dev.release = evdev_free;                   //  evdev -> device 设备的卸载函数device_initialize(&evdev->dev);                      //  设备初始化error = input_register_handle(&evdev->handle);       //  注册handleif (error)goto err_free_evdev;error = evdev_install_chrdev(evdev);       // 安装evdev   其实就是将evdev 结构体指针存放在evdev_table数组当中  下标就是evdev->minorif (error)goto err_unregister_handle;error = device_add(&evdev->dev);     //  添加设备到系统          /sys/devices/virtual/input/input0/event0        event0就是表示建立的设备文件if (error)goto err_cleanup_evdev;return 0;err_cleanup_evdev:evdev_cleanup(evdev);err_unregister_handle:input_unregister_handle(&evdev->handle);err_free_evdev:put_device(&evdev->dev);return error;
}

注意，/sys/devices/virtual/input/input0  这个设备是在注册input_dev时创建的，而input0/event0就是在handler和input_dev匹配成功之后创建的，也会在/dev/目录下创建设备节点。

（2）evdev_open函数分析

static int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{struct evdev *evdev;                       //  定义一个 evdev 结构体指针struct evdev_client *client;             //   定义一个evdev_client 指针int i = iminor(inode) - EVDEV_MINOR_BASE;   //  通过inode 获取 需要打开的设备对应的evdev_table 数组中的下标变量int error;if (i >= EVDEV_MINORS)return -ENODEV;error = mutex_lock_interruptible(&evdev_table_mutex);if (error)return error;evdev = evdev_table[i];             //  从evdev_table  数组中找到evdevif (evdev)get_device(&evdev->dev);mutex_unlock(&evdev_table_mutex);if (!evdev)return -ENODEV;client = kzalloc(sizeof(struct evdev_client), GFP_KERNEL);      //  给 client 申请分配内存if (!client) {error = -ENOMEM;goto err_put_evdev;}spin_lock_init(&client->buffer_lock);snprintf(client->name, sizeof(client->name), "%s-%d",dev_name(&evdev->dev), task_tgid_vnr(current));wake_lock_init(&client->wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, client->name);client->evdev = evdev;                          //  通过client->evdev 指针指向 evdevevdev_attach_client(evdev, client);   //  其实这个函数就是做了一个链表挂接:  client->node  挂接到 evdev->client_listerror = evdev_open_device(evdev); //  打开 evdev 设备   最终就会打开 input_dev -> open 函数if (error)goto err_free_client;file->private_data = client;              //   将evdev_client 作为file 的私有数据存在nonseekable_open(inode, file);return 0;err_free_client:evdev_detach_client(evdev, client);kfree(client);err_put_evdev:put_device(&evdev->dev);return error;
}

4、总结

（1）handler为何只能够处理对应的事件？

下层可以上报的事件在我们的内核中是定义好的，我们可以上报这些事。但是input子系统的上层输入事件驱动层的各个handler只能够处理某些特定的事件（event除外）。例如，joy handler只能处理摇杆类型的事件，key handler只能处理键盘。这是因为框架核心层会进行handler和device的匹配操作。如果上报的事件与多个handler都能够匹配成功，则绑定之后框架核心层会向输入事件驱动层中的多个handler都上报事件，再由handler上报给应用层。

（2）input设备注册的流程

具体硬件驱动层利用框架核心层提供的函数，向子系统注册输入设备

/******************************************************************************/

input_register_device

    device_add:  /sys/devices/virtual/input/input0

    链表挂接: input_dev->node    ------->  input_dev_list

    input_attach_handler                          //  进行input_dev和handler之间的匹配

        调用handler->connect进行连接

            构建evdev结构体，加入evdev_table数组

            input_register_handle

            device_add:  /sys/devices/virtual/input/input0/event0

/*******************************************************************************/

（3）handler注册流程

/****************************************************************/

input_register_handler

    input_table[handler->minor >> 5] = handler

    链表挂接:  handler->node  ----->   input_handler_list

    input_attach_handler

        handler->connect                  // 调用handler的connect函数进行连接

/****************************************************************/

（4）事件如何传递到应用层

input子系统下层通过调用input_event函数向核心层上报数据。

input_event

    input_handle_event

        input_pass_event

            handler->event()            //  最终会调用到handler 中的event函数

                evdev_pass_event

                    client->buffer[client->head++] = *event;     //  会将input输入事件数据存放在evdev_client结构体中的缓冲去中

当应用层通过open打开event0这个设备节点时，最终会调用到input_init函数中注册的字符设备input时注册的file_operations->open() 函数

input_open_file

    handler = input_table[iminor(inode) >> 5]

    handler->fops->open()          

        evdev = evdev_table[i];

        evdev_open_device

            input_open_device

                input_dev->open()         //  最终就是执行input设备中的open函数

        file->private_data = evdev_client; 

所以当我们在应用层调用read函数时，最终会调用到handler->fops->read函数

evdev_read

    evdev_fetch_next_event

        *event = client->buffer[client->tail++]      //  将evdev_client->buffer中的数据取走

    input_event_to_user

        copy_to_user                  //  拷贝到用户空间

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