Linux内核（十四）Input 子系统详解 I —— 子系统介绍以及相关结构体解析-Toy模板网

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概述

input子系统就是管理输入的子系统，和Linux其他子系统一样，都是Linux内核针对某一类设备而创建的框架。
鼠标、键盘、触摸屏等都属于输入设备，Linux将这些设备的共同特性抽象出来，这就形成了input子系统的框架。
Linux内核只需要通过input框架向用户层上报输入事件（如：按键值，坐标等），不需要关心应用层的事情
输入设备本质上就是字符设备，经过input框架后，最终给用户空间提供可以访问的设备节点

input 子系统框架

Linux内核（十四）Input 子系统详解 I —— 子系统介绍以及相关结构体解析
Linux Input 子系统框架

硬件输入设备： 最底层具体设备（如：触摸屏、键盘、鼠标等）

内核空间：

驱动层： 输入设备的具体驱动程序。负责将底层的硬件输入转化为统一的事件形式，向input核心层传达。
核心层： 连接驱动层和事件层之间。负责双向提供接口，向下提供驱动层接口，向上提供事件处理的接口。
事件层： 底层的设备抽象出对应的接口提供给应用层。将底层设备的触发的事件通过这个接口传达给应用层。

input 子系统相关结构体介绍

input_dev结构体

input_dev结构体是硬件驱动层，代表一个input设备。
最底层具体设备，都会抽象出一个input_dev结构体。

// include/linux/input.h 
struct input_dev {
    const char *name;            /* 设备名称 */
    const char *phys;            /* 设备在系统中的路径 */
    const char *uniq;            /* 设备唯一id */
    struct input_id id;          /* input设备id号 */

    unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)]; 

    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];        /* 设备支持的事件类型，主要有EV_SYNC，EV_KEY，EV_KEY,EV_REL,EV_ABS等*/    
    unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];        /* 按键所对应的位图 */
    unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];        /* 相对坐标对应位图 */
    unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];        /* 决定左边对应位图 */
    unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];        /* 支持其他事件 */
    unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];        /* 支持led事件 */
    unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];        /* 支持声音事件 */
    unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];            /* 支持受力事件 */
    unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];            /* 支持开关事件 */

    unsigned int hint_events_per_packet;            /*  平均事件数*/

    unsigned int keycodemax;            /* 支持最大按键数 */
    unsigned int keycodesize;            /* 每个键值字节数 */
    void *keycode;            /* 存储按键值的数组的首地址 */

    int (*setkeycode)(struct input_dev *dev,
              const struct input_keymap_entry *ke,
              unsigned int *old_keycode);
    int (*getkeycode)(struct input_dev *dev,
              struct input_keymap_entry *ke);

    struct ff_device *ff;        /* 设备关联的反馈结构，如果设备支持 */

    unsigned int repeat_key;    /* 最近一次按键值，用于连击 */
    struct timer_list timer;    /* 自动连击计时器 */

    int rep[REP_CNT];             /* 自动连击参数 */

    struct input_mt *mt;        /* 多点触控区域 */

    struct input_absinfo *absinfo;        /* 存放绝对值坐标的相关参数数组 */

    unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];    /* 反应设备当前的按键状态 */
    unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];    /* 反应设备当前的led状态 */
    unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];    /* 反应设备当前的声音状态 */
    unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];    /* 反应设备当前的开关状态 */

    int (*open)(struct input_dev *dev);        /* 第一次打开设备时调用，初始化设备用 */
    void (*close)(struct input_dev *dev);        /* 最后一个应用程序释放设备事件，关闭设备 */
    int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);        /* 用于处理传递设备的事件 */
    int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);    /* 事件处理函数，主要是接收用户下发的命令，如点亮led */

    struct input_handle __rcu *grab;        /* 当前占有设备的input_handle */

    spinlock_t event_lock;        /* 事件锁 */
    struct mutex mutex;            /* 互斥体 */

    unsigned int users;        /* 打开该设备的用户数量（input_handle） */
    bool going_away;            /* 标记正在销毁的设备 */

    struct device dev;        /* 一般设备 */

    struct list_head    h_list;        /* 设备所支持的input handle */
    struct list_head    node;        /* 用于将此input_dev连接到input_dev_list */

    unsigned int num_vals;        /* 当前帧中排队的值数 */
    unsigned int max_vals;        /*  队列最大的帧数*/
    struct input_value *vals;    /*  当前帧中排队的数组*/

    bool devres_managed;        /* 表示设备被devres 框架管理，不需要明确取消和释放*/
};

Linux下设备支持的事件类型：

	编码	事件描述
EV_SYN	0x00	同步事件
EV_KEY	0x01	按键事件（鼠标，键盘等）
EV_REL	0x02	相对坐标(如：鼠标移动，报告相对最后一次位置的偏移)
EV_ABS	0x03	绝对坐标(如：触摸屏或操作杆，报告绝对的坐标位置)
EV_MSC	0x04	其它
EV_SW	0x05	开关
EV_LED	0x11	按键/设备灯
EV_SND	0x12	声音/警报
EV_REP	0x14	重复
EV_FF	0x15	力反馈
EV_PWR	0x16	电源
EV_FF_STATUS	0x17	力反馈状态
EV_MAX	0x1f	事件类型最大个数和提供位掩码支持

Linux下定义按键值（列出部分）：

#define KEY_RESERVED        0
#define KEY_ESC         1
#define KEY_1           2
#define KEY_2           3
#define KEY_3           4
#define KEY_4           5
#define KEY_5           6
#define KEY_6           7
#define KEY_7           8
#define KEY_8           9
#define KEY_9           10
#define KEY_0           11

input_handler结构体

input_handler结构体是事件层，代表一个事件处理器。

// include/linux/input.h 
struct input_handler {

    void *private;        /* 存放handle数据 */

    void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    void (*events)(struct input_handle *handle,
               const struct input_value *vals, unsigned int count);
    bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev);
    int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
    void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
    void (*start)(struct input_handle *handle);

    bool legacy_minors;
    int minor;
    const char *name;        /* 名字 */

    const struct input_device_id *id_table;        /* input_dev匹配用的id */

    struct list_head    h_list;    /* 用于链接和handler相关的handle，input_dev与input_handler配对之后就会生成一个input_handle结构 */
    struct list_head    node;    /* 用于将该handler链入input_handler_list，链接所有注册到内核的所有注册到内核的事件处理器 */
};

input_handle结构体

input_handle结构体属于核心层，代表一个配对的input设备与input事件处理器。

// include/linux/input.h 
struct input_handle {

    void *private;                /* 数据指针 */

    int open;                    /* 打开标志，每个input_handle 打开后才能操作 */
    const char *name;            /* 设备名称 */

    struct input_dev *dev;            /* 指向所属的input_dev */
    struct input_handler *handler;    /* 指向所属的input_handler */

    struct list_head    d_node;        /* 用于链入所指向的input_dev的handle链表 */
    struct list_head    h_node;        /* 用于链入所指向的input_handler的handle链表 */
};

以上三个结构体在input子系统扮演重要角色，从结构体成员能看出有两个链表。
input_dev和input_handler链表。三张表连接图如下。
Linux内核（十四）Input 子系统详解 I —— 子系统介绍以及相关结构体解析
input-dev 、 input-handler、input-handle三结构体关系

input_dev和input_handler各自内部链表图
Linux内核（十四）Input 子系统详解 I —— 子系统介绍以及相关结构体解析

input_handler 通过全局的input_handler_list链接在一起。
input_hande 没有一个全局的链表，它注册的时候将自己分别挂在了input_dev 和 input_handler 的h_list上了。
通过input_dev 和input_handler就可以找到input_handle在设备注册和事件处理器，注册的时候都要进行配对工作，配对后就会实现链接。
通过input_handle也可以找到input_dev和input_handler。input_handle是用来关联input_dev和input_handler的。

Evdev事件相关结构体

1、Evdev（字符设备事件）结构体

/* drivers/input/evdev.c */
struct evdev {
        int open;    /* 设备被打开的计数 */
        struct input_handle handle;  /* 关联的input_handle */ 
        wait_queue_head_t wait;  /* 等待队列，当前进程读取设备，没有事件产生时，
进程就会sleep */
        struct evdev_client __rcu *grab;  /* event响应 */
struct list_head client_list;  /* evdev_client链表，说明evdev设备可以处理多个 evdev _client，可以有多个进程访问evdev设备 */
        spinlock_t client_lock;
        struct mutex mutex;
        struct device dev;
        struct cdev cdev;
        bool exist;   /* 设备存在判断 */
};

2、evdev_client（字符设备事件响应）结构体

struct evdev_client {
    unsigned int head;                 /* 动态索引，每加入一个event到buffer中，head++ */
    unsigned int tail;                /* 动态索引，每取出一个buffer中到event，tail++ */
    unsigned int packet_head;         /* 数据包头部 */
    spinlock_t buffer_lock; 
    struct fasync_struct *fasync;     /* 异步通知函数 */
    struct evdev *evdev;
    struct list_head node;            /* evdev_client链表项 */
    int clkid;
    bool revoked;
    unsigned int bufsize;
    struct input_event buffer[];        /* 用来存放input_dev事件缓冲区 */
};

3、evdev_handler（事件处理函数）结构体文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-454274.html

/* drivers/input/input.c */
static struct input_handler evdev_handler = {
        .event        = evdev_event,   /* 事件处理函数， */  
        .events    = evdev_events,  /* 事件处理函数， */
        .connect    = evdev_connect, /* 连接函数，将事件处理和输入设备联系起来 */
        .disconnect    = evdev_disconnect,  /* 断开该链接 */
        .legacy_minors    = true,
        .minor        = EVDEV_MINOR_BASE,
        .name        = "evdev", /* handler名称 */
        .id_table    = evdev_ids, /* 断开该链接 */
};

input_event结构体（标准按键编码信息）

/* drivers/input/evdev.c */
struct input_event {                                                            
    struct timeval time;   /* 事件发生的时间  */                                
    __u16 type;             /* 事件类型 */                                      
    __u16 code;             /* 事件码 */                                        
    __s32 value;            /* 事件值 */                                        
};

设备相关信息结构体

/* include/uapi/linux/input.h */
struct input_id {  
    __u16 bustype;  /* 总线类型 */  
    __u16 vendor;  /* 生产厂商 */  
    __u16 product;  /* 产品类型 */ 
    __u16 version;  /* 版本 */
 };

/* include/uapi/linux/input.h */
struct input_device_id {

        kernel_ulong_t flags;

        __u16 bustype;  /* 总线类型 */
        __u16 vendor;  /* 生产厂商 */
        __u16 product;  /* 产品类型 */
        __u16 version;  /* 版本 */

        kernel_ulong_t evbit[INPUT_DEVICE_ID_EV_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t keybit[INPUT_DEVICE_ID_KEY_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t relbit[INPUT_DEVICE_ID_REL_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t absbit[INPUT_DEVICE_ID_ABS_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t mscbit[INPUT_DEVICE_ID_MSC_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t ledbit[INPUT_DEVICE_ID_LED_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t sndbit[INPUT_DEVICE_ID_SND_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t ffbit[INPUT_DEVICE_ID_FF_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t swbit[INPUT_DEVICE_ID_SW_MAX / BITS_PER_LONG + 1];
        kernel_ulong_t propbit[INPUT_DEVICE_ID_PROP_MAX / BITS_PER_LONG + 1];

        kernel_ulong_t driver_info;
};