Linux设备模型之input子系统详解

冷不防 2024-03-22 22:08 99阅读 0赞

在键盘驱动代码分析的笔记中，接触到了input子系统.键盘驱动，键盘驱动将检测到的所有按键都上报给了input子系统。Input子系统是所有I/O设备驱动的中间层，为上层提供了一个统一的界面。例如，在终端系统中，我们不需要去管有多少个键盘，多少个鼠标。它只要从input子系统中去取对应的事件(按键，鼠标移位等)就可以了。今天就对input子系统做一个详尽的分析.

下面的代码是基于linux kernel 2.6.25.分析的代码主要位于kernel2.6.25/drivers/input下面.

二：使用input子系统的例子

在内核自带的文档Documentation/input/input-programming.txt中。有一个使用input子系统的例子，并附带相应的说明。以此为例分析如下：

\#include <linux/input.h>

\#include <linux/module.h>

\#include <linux/init.h>

\#include <asm/irq.h>

\#include <asm/io.h>

static void button\_interrupt(int irq, void \*dummy, struct pt\_regs \*fp)

input\_report\_key(&button\_dev, BTN\_1, inb(BUTTON\_PORT) & 1);

input\_sync(&button\_dev);

static int \_\_init button\_init(void)

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.evbit\[0\] = BIT(EV\_KEY);

button\_dev.keybit\[LONG(BTN\_0)\] = BIT(BTN\_0);

input\_register\_device(&button\_dev);

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);

这个示例module代码还是比较简单，在初始化函数里注册了一个中断处理例程。然后注册了一个input device.在中断处理程序里，将接收到的按键上报给input子系统。

文档的作者在之后的分析里又对这个module作了优化。主要是在注册中断处理的时序上。在修改过后的代码里，为input device定义了open函数，在open的时候再去注册中断处理例程。具体的信息请自行参考这篇文档。在资料缺乏的情况下，kernel自带的文档就是剖析kernel相关知识的最好资料.

文档的作者还分析了几个api函数。列举如下：

1):set\_bit(EV\_KEY, button\_dev.evbit);

set\_bit(BTN\_0, button\_dev.keybit);

分别用来设置设备所产生的事件以及上报的按键值。Struct iput\_dev中有两个成员，一个是evbit.一个是keybit.分别用表示设备所支持的动作和按键类型。

2): input\_register\_device(&button\_dev);

用来注册一个input device.

3): input\_report\_key()

用于给上层上报一个按键动作

4): input\_sync()

用来告诉上层，本次的事件已经完成了.

5): NBITS(x) - returns the length of a bitfield array in longs for x bits

LONG(x) - returns the index in the array in longs for bit x

BIT(x) - returns the index in a long for bit x

这几个宏在input子系统中经常用到。上面的英文解释已经很清楚了。

三：input设备注册分析.

Input设备注册的接口为：input\_register\_device()。代码如下：

int input\_register\_device(struct input\_dev \*dev)

static atomic\_t input\_no = ATOMIC\_INIT(0);

struct input\_handler \*handler;

const char \*path;

int error;

\_\_set\_bit(EV\_SYN, dev->evbit);

/\*

\* If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating

\* is handled by the driver itself and we don't do it in input.c.

\*/

init\_timer(&dev->timer);

if (!dev->rep\[REP\_DELAY\] && !dev->rep\[REP\_PERIOD\]) \{

dev->timer.data = (long) dev;

dev->timer.function = input\_repeat\_key;

dev->rep\[REP\_DELAY\] = 250;

dev->rep\[REP\_PERIOD\] = 33;

在前面的分析中曾分析过。Input\_device的evbit表示该设备所支持的事件。在这里将其EV\_SYN置位，即所有设备都支持这个事件.如果dev->rep\[REP\_DELAY\]和dev->rep\[REP\_PERIOD\]没有设值，则将其赋默认值。这主要是处理重复按键的.

if (!dev->getkeycode)

dev->getkeycode = input\_default\_getkeycode;

if (!dev->setkeycode)

dev->setkeycode = input\_default\_setkeycode;

snprintf(dev->dev.bus\_id, sizeof(dev->dev.bus\_id),

"input%ld", (unsigned long) atomic\_inc\_return(&input\_no) - 1);

error = device\_add(&dev->dev);

if (error)

return error;

path = kobject\_get\_path(&dev->dev.kobj, GFP\_KERNEL);

printk(KERN\_INFO "input: %s as %s\\n",

dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");

kfree(path);

error = mutex\_lock\_interruptible(&input\_mutex);

if (error) \{

device\_del(&dev->dev);

return error;

如果input device没有定义getkeycode和setkeycode.则将其赋默认值。还记得在键盘驱动中的分析吗?这两个操作函数就可以用来取键的扫描码和设置键的扫描码。然后调用device\_add()将input\_dev中封装的device注册到sysfs

list\_add\_tail(&dev->node, &input\_dev\_list);

list\_for\_each\_entry(handler, &input\_handler\_list, node)

input\_attach\_handler(dev, handler);

input\_wakeup\_procfs\_readers();

mutex\_unlock(&input\_mutex);

return 0;

这里就是重点了。将input device 挂到input\_dev\_list链表上.然后，对每一个挂在input\_handler\_list的handler调用 input\_attach\_handler().在这里的情况有好比设备模型中的device和driver的匹配。所有的input device都挂在input\_dev\_list链上。所有的handle都挂在input\_handler\_list上。

看一下这个匹配的详细过程。匹配是在input\_attach\_handler()中完成的。代码如下：

static int input\_attach\_handler(struct input\_dev \*dev, struct input\_handler \*handler)

const struct input\_device\_id \*id;

int error;

if (handler->blacklist && input\_match\_device(handler->blacklist, dev))

return -ENODEV;

id = input\_match\_device(handler->id\_table, dev);

if (!id)

return -ENODEV;

error = handler->connect(handler, dev, id);

if (error && error != -ENODEV)

printk(KERN\_ERR

"input: failed to attach handler %s to device %s, "

"error: %d\\n",

handler->name, kobject\_name(&dev->dev.kobj), error);

return error;

如果handle的blacklist被赋值。要先匹配blacklist中的数据跟dev->id的数据是否匹配。匹配成功过后再来匹配handle->id和dev->id中的数据。如果匹配成功，则调用handler->connect().

来看一下具体的数据匹配过程，这是在input\_match\_device()中完成的。代码如下：

static const struct input\_device\_id \*input\_match\_device(const struct input\_device\_id \*id,

struct input\_dev \*dev)

int i;

for (; id->flags || id->driver\_info; id++) \{

if (id->flags & INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_BUS)

if (id->bustype != dev->id.bustype)

continue;

if (id->flags & INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_VENDOR)

if (id->vendor != dev->id.vendor)

continue;

if (id->flags & INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_PRODUCT)

if (id->product != dev->id.product)

continue;

if (id->flags & INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_VERSION)

if (id->version != dev->id.version)

continue;

MATCH\_BIT(evbit, EV\_MAX);

MATCH\_BIT(,, KEY\_MAX);

MATCH\_BIT(relbit, REL\_MAX);

MATCH\_BIT(absbit, ABS\_MAX);

MATCH\_BIT(mscbit, MSC\_MAX);

MATCH\_BIT(ledbit, LED\_MAX);

MATCH\_BIT(sndbit, SND\_MAX);

MATCH\_BIT(ffbit, FF\_MAX);

MATCH\_BIT(swbit, SW\_MAX);

return id;

return NULL;

MATCH\_BIT宏的定义如下：

\#define MATCH\_BIT(bit, max) \\

for (i = 0; i < BITS\_TO\_LONGS(max); i++) \\

if ((id->bit\[i\] & dev->bit\[i\]) != id->bit\[i\]) \\

break; \\

if (i != BITS\_TO\_LONGS(max)) \\

continue;

由此看到。在id->flags中定义了要匹配的项。定义INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_BUS。则是要比较input device和input handler的总线类型。 INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_VENDOR，INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_PRODUCT，INPUT\_DEVICE\_ID\_MATCH\_VERSION 分别要求设备厂商。设备号和设备版本.

如果id->flags定义的类型匹配成功。或者是id->flags没有定义，就会进入到MATCH\_BIT的匹配项了.从 MATCH\_BIT宏的定义可以看出。只有当iput device和input handler的id成员在evbit, keybit,… swbit项相同才会匹配成功。而且匹配的顺序是从evbit, keybit到swbit.只要有一项不同，就会循环到id中的下一项进行比较.

简而言之,注册input device的过程就是为input device设置默认值，并将其挂以input\_dev\_list.与挂载在input\_handler\_list中的handler相匹配。如果匹配成功，就会调用handler的connect函数.

四:handler注册分析

Handler注册的接口如下所示:

int input\_register\_handler(struct input\_handler \*handler)

struct input\_dev \*dev;

int retval;

retval = mutex\_lock\_interruptible(&input\_mutex);

if (retval)

return retval;

INIT\_LIST\_HEAD(&handler->h\_list);

if (handler->fops != NULL) \{

if (input\_table\[handler->minor >> 5\]) \{

retval = -EBUSY;

goto out;

input\_table\[handler->minor >> 5\] = handler;

list\_add\_tail(&handler->node, &input\_handler\_list);

list\_for\_each\_entry(dev, &input\_dev\_list, node)

input\_attach\_handler(dev, handler);

input\_wakeup\_procfs\_readers();

out:

mutex\_unlock(&input\_mutex);

return retval;

handler->minor表示对应input设备节点的次设备号.以handler->minor右移五位做为索引值插入到input\_table\[ \]中..之后再来分析input\_talbe\[ \]的作用.

然后将handler挂到input\_handler\_list中.然后将其与挂在input\_dev\_list中的input device匹配.这个过程和input device的注册有相似的地方.都是注册到各自的链表,.然后与另外一条链表的对象相匹配.

五:handle的注册

int input\_register\_handle(struct input\_handle \*handle)

struct input\_handler \*handler = handle->handler;

struct input\_dev \*dev = handle->dev;

int error;

/\*

\* We take dev->mutex here to prevent race with

\* input\_release\_device().

\*/

error = mutex\_lock\_interruptible(&dev->mutex);

if (error)

return error;

list\_add\_tail\_rcu(&handle->d\_node, &dev->h\_list);

mutex\_unlock(&dev->mutex);

synchronize\_rcu();

/\*

\* Since we are supposed to be called from ->connect()

\* which is mutually exclusive with ->disconnect()

\* we can't be racing with input\_unregister\_handle()

\* and so separate lock is not needed here.

\*/

list\_add\_tail(&handle->h\_node, &handler->h\_list);

if (handler->start)

handler->start(handle);

return 0;

在这个函数里所做的处理其实很简单.将handle挂到所对应input device的h\_list链表上.还将handle挂到对应的handler的hlist链表上.如果handler定义了start函数,将调用之.

到这里,我们已经看到了input device, handler和handle是怎么关联起来的了.以图的方式总结如下：

![662ff5eb73e94b96877a38189bd205ea.jpeg][]

六:event事件的处理

我们在开篇的时候曾以linux kernel文档中自带的代码作分析.提出了几个事件上报的API.这些API其实都是input\_event()的封装.代码如下:

void input\_event(struct input\_dev \*dev,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

unsigned long flags;

//判断设备是否支持这类事件

if (is\_event\_supported(type, dev->evbit, EV\_MAX)) \{

spin\_lock\_irqsave(&dev->event\_lock, flags);

//利用键盘输入来调整随机数产生器

add\_input\_randomness(type, code, value);

input\_handle\_event(dev, type, code, value);

spin\_unlock\_irqrestore(&dev->event\_lock, flags);

首先,先判断设备产生的这个事件是否合法.如果合法,流程转入到input\_handle\_event()中.

代码如下:

static void input\_handle\_event(struct input\_dev \*dev,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

int disposition = INPUT\_IGNORE\_EVENT;

switch (type) \{

case EV\_SYN:

switch (code) \{

case SYN\_CONFIG:

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

case SYN\_REPORT:

if (!dev->sync) \{

dev->sync = 1;

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_HANDLERS;

break;

case EV\_KEY:

//判断按键值是否被支持

if (is\_event\_supported(code, dev->keybit, KEY\_MAX) &&

!!test\_bit(code, dev->key) != value) \{

if (value != 2) \{

\_\_change\_bit(code, dev->key);

if (value)

input\_start\_autorepeat(dev, code);

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_HANDLERS;

break;

case EV\_SW:

if (is\_event\_supported(code, dev->swbit, SW\_MAX) &&

!!test\_bit(code, dev->sw) != value) \{

\_\_change\_bit(code, dev->sw);

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_HANDLERS;

break;

case EV\_ABS:

if (is\_event\_supported(code, dev->absbit, ABS\_MAX)) \{

value = input\_defuzz\_abs\_event(value,

dev->abs\[code\], dev->absfuzz\[code\]);

if (dev->abs\[code\] != value) \{

dev->abs\[code\] = value;

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_HANDLERS;

break;

case EV\_REL:

if (is\_event\_supported(code, dev->relbit, REL\_MAX) && value)

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_HANDLERS;

break;

case EV\_MSC:

if (is\_event\_supported(code, dev->mscbit, MSC\_MAX))

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

case EV\_LED:

if (is\_event\_supported(code, dev->ledbit, LED\_MAX) &&

!!test\_bit(code, dev->led) != value) \{

\_\_change\_bit(code, dev->led);

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

case EV\_SND:

if (is\_event\_supported(code, dev->sndbit, SND\_MAX)) \{

if (!!test\_bit(code, dev->snd) != !!value)

\_\_change\_bit(code, dev->snd);

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

case EV\_REP:

if (code <= REP\_MAX && value >= 0 && dev->rep\[code\] != value) \{

dev->rep\[code\] = value;

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

case EV\_FF:

if (value >= 0)

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

case EV\_PWR:

disposition = INPUT\_PASS\_TO\_ALL;

break;

if (type != EV\_SYN)

dev->sync = 0;

if ((disposition & INPUT\_PASS\_TO\_DEVICE) && dev->event)

dev->event(dev, type, code, value);

if (disposition & INPUT\_PASS\_TO\_HANDLERS)

input\_pass\_event (dev, type, code, value);

在这里,我们忽略掉具体事件的处理.到最后,如果该事件需要input device来完成的,就会将disposition设置成INPUT\_PASS\_TO\_DEVICE.如果需要handler来完成的,就将 dispostion设为INPUT\_PASS\_TO\_DEVICE.如果需要两者都参与,将disposition设置为 INPUT\_PASS\_TO\_ALL.

需要输入设备参与的,回调设备的event函数.如果需要handler参与的.调用input\_pass\_event().代码如下:

static void input\_pass\_event(struct input\_dev \*dev,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

struct input\_handle \*handle;

rcu\_read\_lock();

handle = rcu\_dereference(dev->grab);

if (handle)

handle->handler->event(handle, type, code, value);

else

list\_for\_each\_entry\_rcu(handle, &dev->h\_list, d\_node)

if (handle->open)

handle->handler->event(handle,

type, code, value);

rcu\_read\_unlock();

如果input device被强制指定了handler,则调用该handler的event函数.

结合handle注册的分析.我们知道.会将handle挂到input device的h\_list链表上.

如果没有为input device强制指定handler.就会遍历input device->h\_list上的handle成员.如果该handle被打开,则调用与输入设备对应的handler的event()函数.注意,只有在handle被打开的情况下才会接收到事件.

另外,输入设备的handler强制设置一般是用带EVIOCGRAB标志的ioctl来完成的.如下是发图的方示总结evnet的处理过程：

![4dbf3ed8bf55426b968584148de12bf8.jpeg][]

我们已经分析了input device,handler和handle的注册过程以及事件的上报和处理.下面以evdev为实例做分析.来贯穿理解一下整个过程.

七:evdev概述

Evdev对应的设备节点一般位于/dev/input/event0 ~ /dev/input/event4.理论上可以对应32个设备节点.分别代表被handler匹配的32个input device.

可以用cat /dev/input/event0.然后移动鼠标或者键盘按键就会有数据输出(两者之间只能选一.因为一个设备文件只能关能一个输入设备).还可以往这个文件里写数据,使其产生特定的事件.这个过程我们之后再详细分析.

为了分析这一过程,必须从input子系统的初始化说起.

八:input子系统的初始化

Input子系统的初始化函数为input\_init().代码如下:

static int \_\_init input\_init(void)

int err;

err = class\_register(&input\_class);

if (err) \{

printk(KERN\_ERR "input: unable to register input\_dev class\\n");

return err;

err = input\_proc\_init();

if (err)

goto fail1;

err = register\_chrdev(INPUT\_MAJOR, "input", &input\_fops);

if (err) \{

printk(KERN\_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT\_MAJOR);

goto fail2;

return 0;

fail2: input\_proc\_exit();

fail1: class\_unregister(&input\_class);

return err;

在这个初始化函数里,先注册了一个名为”input”的类.所有input device都属于这个类.在sysfs中表现就是．所有input device所代表的目录都位于/dev/class/input下面.

然后调用input\_proc\_init()在/proc下面建立相关的交互文件.

再后调用register\_chrdev()注册了主设备号为INPUT\_MAJOR(13).次设备号为0~255的字符设备.它的操作指针为input\_fops.

在这里,我们看到.所有主设备号13的字符设备的操作最终都会转入到input\_fops中.在前面分析的/dev/input/event0~/dev/input/event4的主设备号为13.操作也不例外的落在了input\_fops中.

Input\_fops定义如下:

static const struct file\_operations input\_fops = \{

.owner = THIS\_MODULE,

.open = input\_open\_file,

\};

打开文件所对应的操作函数为input\_open\_file.代码如下示:

static int input\_open\_file(struct inode \*inode, struct file \*file)

struct input\_handler \*handler = input\_table\[iminor(inode) >> 5\];

const struct file\_operations \*old\_fops, \*new\_fops = NULL;

int err;

/\* No load-on-demand here? \*/

if (!handler || !(new\_fops = fops\_get(handler->fops)))

return -ENODEV;

iminor(inode)为打开文件所对应的次设备号.input\_table是一个struct input\_handler全局数组.在这里.它先设备结点的次设备号右移5位做为索引值到input\_table中取对应项.从这里我们也可以看到.一个handle代表1<<5个设备节点(因为在input\_table中取值是以次备号右移5位为索引的.即低5位相同的次备号对应的是同一个索引).在这里,终于看到了input\_talbe大显身手的地方了.input\_talbe\[ \]中取值和input\_talbe\[ \]的赋值,这两个过程是相对应的.

在input\_table中找到对应的handler之后,就会检验这个handle是否存,是否带有fops文件操作集.如果没有.则返回一个设备不存在的错误.

/\*

\* That's \_really\_ odd. Usually NULL ->open means "nothing special",

\* not "no device". Oh, well...

\*/

if (!new\_fops->open) \{

fops\_put(new\_fops);

return -ENODEV;

old\_fops = file->f\_op;

file->f\_op = new\_fops;

err = new\_fops->open(inode, file);

if (err) \{

fops\_put(file->f\_op);

file->f\_op = fops\_get(old\_fops);

fops\_put(old\_fops);

return err;

然后将handler中的fops替换掉当前的fops.如果新的fops中有open()函数,则调用它.

九:evdev的初始化

Evdev的模块初始化函数为evdev\_init().代码如下:

static int \_\_init evdev\_init(void)

return input\_register\_handler(&evdev\_handler);

它调用了input\_register\_handler注册了一个handler.

注意到,在这里evdev\_handler中定义的minor为EVDEV\_MINOR\_BASE(64).也就是说evdev\_handler所表示的设备文件范围为(13,64)à(13,64+32).

从之前的分析我们知道.匹配成功的关键在于handler中的blacklist和id\_talbe. Evdev\_handler的id\_table定义如下:

static const struct input\_device\_id evdev\_ids\[\] = \{

\{ .driver\_info = 1 \}, /\* Matches all devices \*/

\{ \}, /\* Terminating zero entry \*/

\};

它没有定义flags.也没有定义匹配属性值.这个handler是匹配所有input device的.从前面的分析我们知道.匹配成功之后会调用handler->connect函数.

在Evdev\_handler中,该成员函数如下所示:

static int evdev\_connect(struct input\_handler \*handler, struct input\_dev \*dev,

const struct input\_device\_id \*id)

struct evdev \*evdev;

int minor;

int error;

for (minor = 0; minor < EVDEV\_MINORS; minor++)

if (!evdev\_table\[minor\])

break;

if (minor == EVDEV\_MINORS) \{

printk(KERN\_ERR "evdev: no more free evdev devices\\n");

return -ENFILE;

EVDEV\_MINORS定义为32.表示evdev\_handler所表示的32个设备文件.evdev\_talbe是一个struct evdev类型的数组.struct evdev是模块使用的封装结构.在接下来的代码中我们可以看到这个结构的使用.

这一段代码的在evdev\_talbe找到为空的那一项.minor就是数组中第一项为空的序号.

evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP\_KERNEL);

if (!evdev)

return -ENOMEM;

INIT\_LIST\_HEAD(&evdev->client\_list);

spin\_lock\_init(&evdev->client\_lock);

mutex\_init(&evdev->mutex);

init\_waitqueue\_head(&evdev->wait);

snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);

evdev->exist = 1;

evdev->minor = minor;

evdev->handle.dev = input\_get\_device(dev);

evdev->handle.name = evdev->name;

evdev->handle.handler = handler;

evdev->handle.private = evdev;

接下来,分配了一个evdev结构,并对这个结构进行初始化.在这里我们可以看到,这个结构封装了一个handle结构,这结构与我们之前所讨论的handler是不相同的.注意有一个字母的差别哦.我们可以把handle看成是handler和input device的信息集合体.在这个结构里集合了匹配成功的handler和input device

strlcpy(evdev->dev.bus\_id, evdev->name, sizeof(evdev->dev.bus\_id));

evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT\_MAJOR, EVDEV\_MINOR\_BASE + minor);

evdev->dev.class = &input\_class;

evdev->dev.parent = &dev->dev;

evdev->dev.release = evdev\_free;

device\_initialize(&evdev->dev);

在这段代码里主要完成evdev封装的device的初始化.注意在这里,使它所属的类指向input\_class.这样在/sysfs中创建的设备目录就会在/sys/class/input/下面显示.

error = input\_register\_handle(&evdev->handle);

if (error)

goto err\_free\_evdev;

error = evdev\_install\_chrdev(evdev);

if (error)

goto err\_unregister\_handle;

error = device\_add(&evdev->dev);

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;

注册handle,如果是成功的,那么调用evdev\_install\_chrdev将evdev\_table的minor项指向evdev. 然后将evdev->device注册到sysfs.如果失败,将进行相关的错误处理.

万事俱备了,但是要接收事件,还得要等”东风”.这个”东风”就是要打开相应的handle.这个打开过程是在文件的open()中完成的.

十:evdev设备结点的open()操作

我们知道.对主设备号为INPUT\_MAJOR的设备节点进行操作,会将操作集转换成handler的操作集.在evdev中,这个操作集就是evdev\_fops.对应的open函数如下示:

static int evdev\_open(struct inode \*inode, struct file \*file)

struct evdev \*evdev;

struct evdev\_client \*client;

int i = iminor(inode) - EVDEV\_MINOR\_BASE;

int error;

if (i >= EVDEV\_MINORS)

return -ENODEV;

error = mutex\_lock\_interruptible(&evdev\_table\_mutex);

if (error)

return error;

evdev = evdev\_table\[i\];

if (evdev)

get\_device(&evdev->dev);

mutex\_unlock(&evdev\_table\_mutex);

if (!evdev)

return -ENODEV;

client = kzalloc(sizeof(struct evdev\_client), GFP\_KERNEL);

if (!client) \{

error = -ENOMEM;

goto err\_put\_evdev;

spin\_lock\_init(&client->buffer\_lock);

client->evdev = evdev;

evdev\_attach\_client(evdev, client);

error = evdev\_open\_device(evdev);

if (error)

goto err\_free\_client;

file->private\_data = client;

return 0;

err\_free\_client:

evdev\_detach\_client(evdev, client);

kfree(client);

err\_put\_evdev:

put\_device(&evdev->dev);

return error;

iminor(inode) - EVDEV\_MINOR\_BASE就得到了在evdev\_table\[ \]中的序号.然后将数组中对应的evdev取出.递增devdev中device的引用计数.

分配并初始化一个client.并将它和evdev关联起来: client->evdev指向它所表示的evdev. 将client挂到evdev->client\_list上. 将client赋为file的私有区.

对应handle的打开是在此evdev\_open\_device()中完成的.代码如下:

static int evdev\_open\_device(struct evdev \*evdev)

int retval;

retval = mutex\_lock\_interruptible(&evdev->mutex);

if (retval)

return retval;

if (!evdev->exist)

retval = -ENODEV;

else if (!evdev->open++) \{

retval = input\_open\_device(&evdev->handle);

if (retval)

evdev->open--;

mutex\_unlock(&evdev->mutex);

return retval;

如果evdev是第一次打开,就会调用input\_open\_device()打开evdev对应的handle.跟踪一下这个函数:

int input\_open\_device(struct input\_handle \*handle)

struct input\_dev \*dev = handle->dev;

int retval;

retval = mutex\_lock\_interruptible(&dev->mutex);

if (retval)

return retval;

if (dev->going\_away) \{

retval = -ENODEV;

goto out;

handle->open++;

if (!dev->users++ && dev->open)

retval = dev->open(dev);

if (retval) \{

dev->users--;

if (!--handle->open) \{

/\*

\* Make sure we are not delivering any more events

\* through this handle

\*/

synchronize\_rcu();

out:

mutex\_unlock(&dev->mutex);

return retval;

在这个函数中,我们看到.递增handle的打开计数.如果是第一次打开.则调用input device的open()函数.

十一:evdev的事件处理

经过上面的分析.每当input device上报一个事件时,会将其交给和它匹配的handler的event函数处理.在evdev中.这个event函数对应的代码为:

static void evdev\_event(struct input\_handle \*handle,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

struct evdev \*evdev = handle->private;

struct evdev\_client \*client;

struct input\_event event;

do\_gettimeofday(&event.time);

event.type = type;

event.code = code;

event.value = value;

rcu\_read\_lock();

client = rcu\_dereference(evdev->grab);

if (client)

evdev\_pass\_event(client, &event);

else

list\_for\_each\_entry\_rcu(client, &evdev->client\_list, node)

evdev\_pass\_event(client, &event);

rcu\_read\_unlock();

wake\_up\_interruptible(&evdev->wait);

首先构造一个struct input\_event结构.并设备它的type.code,value为处理事件的相关属性.如果该设备被强制设置了handle.则调用如之对应的client.

我们在open的时候分析到.会初始化clinet并将其链入到evdev->client\_list. 这样,就可以通过evdev->client\_list找到这个client了.

对于找到的第一个client都会调用evdev\_pass\_event( ).代码如下:

static void evdev\_pass\_event(struct evdev\_client \*client,

struct input\_event \*event)

/\*

\* Interrupts are disabled, just acquire the lock

\*/

spin\_lock(&client->buffer\_lock);

client->buffer\[client->head++\] = \*event;

client->head &= EVDEV\_BUFFER\_SIZE - 1;

spin\_unlock(&client->buffer\_lock);

kill\_fasync(&client->fasync, SIGIO, POLL\_IN);

这里的操作很简单.就是将event保存到client->buffer中.而client->head就是当前的数据位置.注意这里是一个环形缓存区.写数据是从client->head写.而读数据则是从client->tail中读.

十二:设备节点的read处理

对于evdev设备节点的read操作都会由evdev\_read()完成.它的代码如下:

static ssize\_t evdev\_read(struct file \*file, char \_\_user \*buffer,

size\_t count, loff\_t \*ppos)

struct evdev\_client \*client = file->private\_data;

struct evdev \*evdev = client->evdev;

struct input\_event event;

int retval;

if (count < evdev\_event\_size())

return -EINVAL;

if (client->head == client->tail && evdev->exist &&

(file->f\_flags & O\_NONBLOCK))

return -EAGAIN;

retval = wait\_event\_interruptible(evdev->wait,

client->head != client->tail || !evdev->exist);

if (retval)

return retval;

if (!evdev->exist)

return -ENODEV;

while (retval + evdev\_event\_size() <= count &&

evdev\_fetch\_next\_event(client, &event)) \{

if (evdev\_event\_to\_user(buffer + retval, &event))

return -EFAULT;

retval += evdev\_event\_size();

return retval;

首先,它判断缓存区大小是否足够.在读取数据的情况下,可能当前缓存区内没有数据可读.在这里先睡眠等待缓存区中有数据.如果在睡眠的时候,.条件满足.是不会进行睡眠状态而直接返回的.

然后根据read()提够的缓存区大小.将client中的数据写入到用户空间的缓存区中.

十三:设备节点的写操作

同样.对设备节点的写操作是由evdev\_write()完成的.代码如下:

static ssize\_t evdev\_write(struct file \*file, const char \_\_user \*buffer,

size\_t count, loff\_t \*ppos)

struct evdev\_client \*client = file->private\_data;

struct evdev \*evdev = client->evdev;

struct input\_event event;

int retval;

retval = mutex\_lock\_interruptible(&evdev->mutex);

if (retval)

return retval;

if (!evdev->exist) \{

retval = -ENODEV;

goto out;

while (retval < count) \{

if (evdev\_event\_from\_user(buffer + retval, &event)) \{

retval = -EFAULT;

goto out;

input\_inject\_event(&evdev->handle,

event.type, event.code, event.value);

retval += evdev\_event\_size();

out:

mutex\_unlock(&evdev->mutex);

return retval;

首先取得操作设备文件所对应的evdev.

实际上,这里写入设备文件的是一个event结构的数组.我们在之前分析过,这个结构里包含了事件的type.code和event.

将写入设备的event数组取出.然后对每一项调用event\_inject\_event().

这个函数的操作和input\_event()差不多.就是将第一个参数handle转换为输入设备结构.然后这个设备再产生一个事件.

代码如下:

void input\_inject\_event(struct input\_handle \*handle,

unsigned int type, unsigned int code, int value)

struct input\_dev \*dev = handle->dev;

struct input\_handle \*grab;

unsigned long flags;

if (is\_event\_supported(type, dev->evbit, EV\_MAX)) \{

spin\_lock\_irqsave(&dev->event\_lock, flags);

rcu\_read\_lock();

grab = rcu\_dereference(dev->grab);

if (!grab || grab == handle)

input\_handle\_event(dev, type, code, value);

rcu\_read\_unlock();

spin\_unlock\_irqrestore(&dev->event\_lock, flags);

我们在这里也可以跟input\_event()对比一下,这里设备可以产生任意事件,而不需要和设备所支持的事件类型相匹配.

由此可见.对于写操作而言.就是让与设备文件相关的输入设备产生一个特定的事件.

将上述设备文件的操作过程以图的方式表示如下：

![f27bf2d4a26948c8aaaa6b25f6793864.jpeg][]

十四:小结

在这一节点,分析了整个input子系统的架构,各个环节的流程.最后还以evdev为例.将各个流程贯穿在一起.以加深对input子系统的理解.由此也可以看出.linux设备驱动采用了分层的模式.从最下层的设备模型到设备,驱动,总线再到input子系统最后到input device.这样的分层结构使得最上层的驱动不必关心下层是怎么实现的.而下层驱动又为多种型号同样功能的驱动提供了一个统一的接口.

[662ff5eb73e94b96877a38189bd205ea.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/d7a61f26d61941a083eefe73924c3392.png
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