INPUT 驱动专题01 - INPUT 子系统架构详解

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Input 子系统结构和工作流

1. 输入系统架构

Linux Input 子系统是一个处理输入设备的框架，它通过三个核心组件实现：input_dev、input_handler 和 input_handle。

2. 核心数据结构

input_dev 代表物理输入设备（如键盘、鼠标），input_handler 代表处理输入事件的处理程序，而 input_handle 则是连接两者的桥梁。

2.1 输入设备结构体 (input_dev)

设备能力位图：用于表示设备支持的事件类型和事件代码

事件类型和代码含义说明

evbit ：表示设备支持的事件类型

EV_KEY ：按键事件

EV_REL ：相对坐标事件（如鼠标移动）

EV_ABS ：绝对坐标事件（如触摸屏）

EV_SW ：开关事件

EV_LED ：LED灯事件

EV_SND ：声音事件

EV_FF ：力反馈事件

EV_SYN ：同步事件，用于标记事件包的结束

keybit ：当支持 EV_KEY 时，表示设备支持的按键

KEY_A 到 KEY_Z ：字母键

KEY_0 到 KEY_9 ：数字键

BTN_LEFT 、 BTN_RIGHT ：鼠标按钮

BTN_TOUCH ：触摸事件

relbit ：当支持 EV_REL 时，表示设备支持的相对坐标

REL_X 、 REL_Y ：X和Y轴相对移动

REL_WHEEL ：滚轮移动

absbit ：当支持 EV_ABS 时，表示设备支持的绝对坐标

ABS_X 、 ABS_Y ：X和Y轴绝对位置

ABS_PRESSURE ：压力值

ABS_MT_POSITION_X 、 ABS_MT_POSITION_Y ：多点触控位置

h_list 是一个input_handle 链表头（区别input_handler），用于管理连接到该设备的所有处理程序（handlers）

2.2 事件处理程序结构体 (input_handler )

id_table ：用于设备ID与处理程序ID表比较，表明支持哪些input_dev

match ：在 id_table 表比较后调用，用于执行设备和处理程序之间的精细匹配

connect ：当处理程序连接到输入设备时调用，负责处理程序与设备建立连接

void *private ：处理程序的私有数据指针，可用于存储驱动程序特定的数据

filter ：事件过滤回调函数，如果返回 true ，则事件会被过滤掉

event ：单个事件处理回调函数，当输入设备产生事件时被调用。注意此函数在中断禁用和设备事件锁持有的情况下调用，因此不能休眠

events ：批量事件处理回调函数，用于一次处理多个输入事件，提高效率

disconnect ：当处理程序与输入设备断开连接时调用

start ：在 connect() 方法之后以及当"抓取"设备的进程释放设备时，由输入核心调用

legacy_minors ：由使用传统次设备号范围的驱动程序设置为 true

minor ：此驱动程序可以提供的32个传统次设备号范围的起始值

name ：处理程序的名称，将显示在 /proc/bus/input/handlers 中

h_list ：与处理程序 input_handler 关联的所有句柄 input_handle 链表头，与input_dev中h_list关联。

node ：用于将驱动程序放置到全局 input_handler_list 链表中的节点

2.3 输入事件结构体 (input_event)

输入事件通过 input_event 结构体在内核和用户空间之间传递：

3. 注册与匹配流程

3.1 注册 input_dev

3.2 注册 input_handler

3.3 设备与处理程序匹配过程

3.4 事件处理流程

输入子系统 evdev.c 文件详细分析

evdev.c 是 Linux 输入子系统中的核心文件，它实现了字符设备接口，允许用户空间程序访问原始输入事件。

1. 架构概述

2. 关键数据结构

2.1 evdev 结构体

2.2 evdev_client 结构体

3. 时序交互图

APP调用open函数打开/dev/input/event0

在驱动程序evdev_open里，创建一个evdev_client，表示一个"客户"

APP调用read/poll读取、等待数据

没有数据时休眠：wait_event_interruptible(evdev->wait, ...)

点击、操作输入设备，产生中断

在中断服务程序里

从硬件读取到数据
使用以下函数上报数据

input_event做什么？

从dev->h_list中取出input_handle，从input_handle取出input_handler
优先调用input_handler->filter来处理
如果没有input_handler->filter或者没处理成功

调用input_handler->events
没有input_handler->events的话，调用input_handler->event

以evdev.c为例

它有evdev_events：用来处理多个事件
也有evdev_event：实质还是调用evdev_events
唤醒"客户"：wake_up_interruptible(&evdev->wait);

4. 输入设备创建的主要工作流程

4.1 模块初始化

evdev 模块在初始化时注册一个输入处理程序：

4.2 设备连接

当输入设备注册时，输入核心会调用 evdev_connect 函数创建对应的 evdev 设备：

4.3 设备打开

当用户空间程序打开设备节点时，会调用 evdev_open 函数：

4.4 事件处理

当输入设备产生事件时，输入核心会调用 evdev_event 或 evdev_events 函数：

4.5 读取事件

用户空间程序通过 read 系统调用读取事件：

4.6 写入事件

用户空间程序可以通过 write 系统调用注入事件：

5. 总结

evdev.c 实现了 Linux 输入子系统中的字符设备接口，它是用户空间程序访问输入设备事件的主要方式。主要功能包括：

为每个输入设备创建对应的字符设备节点

管理用户空间程序与输入设备的连接

提供事件缓冲和过滤机制

支持多种时钟类型的时间戳

实现设备独占（grab）机制

提供丰富的 ioctl 接口用于查询和控制设备

通过这些功能，evdev 模块使得用户空间程序能够以统一的方式访问各种输入设备，是 Linux 输入子系统的关键组成部分。