本節從整體上講解了輸入子系統的框架結構。有助于讀者從整體上認識linux的輸入子系統。在陷入代碼分析的過程中，通過本節的知識能夠找準方向，明白原理。

本節重點：

輸入子系統的框架結構

各層對應內核中的文件位置

輸入子系統的事件處理機制

輸入子系統的驅動層基本操作流程

輸入子系統的驅動層常用函數

本節難點：

輸入子系統的事件處理機制

輸入子系統的驅動工作流程

1??? 初識linux輸入子系統

linux輸入子系統（linux input subsystem）從上到下由三層實現，分別為：輸入子系統事件處理層（EventHandler）、輸入子系統核心層（InputCore）和輸入子系統設備驅動層。

對于輸入子系統設備驅動層而言，主要實現對硬件設備的讀寫訪問，中斷設置，并把硬件產生的事件轉換為核心層定義的規范提交給事件處理層。

對于核心層而言，為設備驅動層提供了規范和接口。設備驅動層只要關心如何驅動硬件并獲得硬件數據（例如按下的按鍵數據），然后調用核心層提供的接口，核心層會自動把數據提交給事件處理層。

對于事件處理層而言，則是用戶編程的接口（設備節點），并處理驅動層提交的數據處理。

對于linux輸入子系統的框架結構如下圖1所示：

圖1? linux輸入子系統框架結構

由上圖所展現的內容就是linux輸入子系統的分層結構。

/dev/input目錄下顯示的是已經注冊在內核中的設備編程接口，用戶通過open這些設備文件來打開不同的輸入設備進行硬件操作。

事件處理層為不同硬件類型提供了用戶訪問及處理接口。例如當我們打開設備/dev/input/mice時，會調用到事件處理層的Mouse Handler來處理輸入事件，這也使得設備驅動層無需關心設備文件的操作，因為Mouse Handler已經有了對應事件處理的方法。

輸入子系統由內核代碼drivers/input/input.c構成，它的存在屏蔽了用戶到設備驅動的交互細節，為設備驅動層和事件處理層提供了相互通信的統一界面。

下圖2簡單描述了linux輸入子系統的事件處理機制：

圖2? linux輸入子系統事件處理機制

由上圖可知輸入子系統核心層提供的支持以及如何上報事件到input event drivers。

作為輸入設備的驅動開發者，需要做以下幾步：

????????????在驅動加載模塊中，設置你的input設備支持的事件類型，類型參見表1設置

????????????注冊中斷處理函數，例如鍵盤設備需要編寫按鍵的抬起、放下，觸摸屏設備需要編寫按下、抬起、絕對移動，鼠標設備需要編寫單擊、抬起、相對移動，并且需要在必要的時候提交硬件數據（鍵值/坐標/狀態等等）

????????????將輸入設備注冊到輸入子系統中

表1? Linux輸入子系統支持的數據類型

EV_SYN???? 0x00????同步事件

EV_KEY???? 0x01????按鍵事件

EV_REL???? 0x02????相對坐標(如：鼠標移動，報告相對最后一次位置的偏移)

EV_ABS???? 0x03????絕對坐標(如：觸摸屏或操作桿，報告絕對的坐標位置)

EV_MSC???? 0x04????其它

EV_SW????? 0x05????開關

EV_LED???? 0x11????按鍵/設備燈

EV_SND???? 0x12????聲音/警報

EV_REP???? 0x14????重復

EV_FF????? 0x15????力反饋

EV_PWR??? 0x16????電源

EV_FF_STATUS??? 0x17???力反饋狀態

EV_MAX??? 0x1f????事件類型最大個數和提供位掩碼支持

由表1可知，設備所能表示的事件種類，一個設備可以選擇一個或多個事件類型上報給輸入子系統。

Linux輸入子系統提供了設備驅動層上報輸入事件的函數，在include/linux/input.h中：

voidinput_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value); ???? //上報按鍵事件

voidinput_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value); ????? //上報相對坐標事件

voidinput_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);????????????? //上報絕對坐標事件

……

當提交輸入設備產生的輸入事件之后，需要調用下面的函數來通知輸入子系統，以處理設備產生的完整事件：

[cpp]?view plaincopy

void?input_sync(struct?input_dev?*dev);??

2??? 輸入設備驅動的簡單案例

在Linux內核文檔的documentation/input下，有一個input-programming.txt文件，講解了編寫輸入設備驅動程序的核心步驟。

提供的案例代碼描述了一個button設備，產生的事件通過BUTTON_PORT引腳獲取，當有按下/釋放發生時，BUTTON_IRQ被觸發，以下是驅動的源代碼：

[cpp]?view plaincopy

#include???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

#include???

#include???

#include???

#include???

static?struct?input_dev?*button_dev;??

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)??

{??

int?error;??

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?=?input_allocate_device();??

if?(!button_dev)?{??

printk(KERN_ERR"button.c:?Not?enough?memory\n");??

error?=?-ENOMEM;??

goto?err_free_irq;??

}??

button_dev->evbit[0]?=?BIT(EV_KEY);??

button_dev->keybit[LONG(BTN_0)]?=?BIT(BTN_0);??

error?=?input_register_device(button_dev);??

if?(error)?{??

printk(KERN_ERR"button.c:?Failed?to?register?device\n");??

goto?err_free_dev;??

}??

return?0;??

err_free_dev:??

input_free_device(button_dev);??

err_free_irq:??

free_irq(BUTTON_IRQ,?button_interrupt);??

return?error;??

}??

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);??

編寫基于輸入子系統的設備驅動程序需要包含，因為它包含了輸入子系統的接口和所有的宏定義，這些內容在編寫輸入設備驅動程序時需要用到。

button_init函數說明：

當模塊加載（insmod）或內核引導過程中，button_init函數會被調用。首先做的工作是獲取能夠正確控制硬件設備的硬件資源（例如內存、IO內存、中斷和DMA），在代碼中BUTTON_IRQ作為BUTTON設備的中斷資源，通過request_irq（）函數被申請注冊。當有按鍵按下/釋放時，調用button_interrupt（）中斷處理函數獲取按鍵值BUTTON_PORT（BUTTON設備的I/O資源）。

那么輸入子系統怎么能夠知道這個設備為輸入設備呢？通過第8行為設備定義一個用于描述一個輸入設備對象。

[cpp]?view plaincopy

static?struct?input_dev?*button_dev;??

定義了button_dev之后，如何通知輸入子系統有新的輸入設備了呢？或者說如何把一個新的輸入設備加入到輸入子系統中呢？可以通過輸入子系統核心層input.c中提供的函數分配一個輸入設備，在代碼的第25行。

[cpp]?view plaincopy

button_dev=?input_allocate_device();??

有了輸入設備的描述，當事件產生時，輸入子系統怎么能夠知道設備產生的事件類型呢？通過32和33行的代碼。

[cpp]?view plaincopy

button_dev->evbit[0]=?BIT(EV_KEY);??

button_dev->keybit[LONG(BTN_0)]=?BIT(BTN_0);??

其中evbit和keybit成員分別代表設備產生的事件類型和上報的按鍵值。其中輸入子系統的一些位操作NBITS、BIT、LONG經常被用到：

[cpp]?view plaincopy

#defineNBITS(x)?(((x)/BITS_PER_LONG)+1)?????????????????//通過位x獲取數組的長度??

#defineBIT(x)???????(1UL<<((x)%BITS_PER_LONG))???????//返回位x在數組中的位域??

#defineLONG(x)?((x)/BITS_PER_LONG)????????????????????????//返回位x的索引??

以上的工作做完之后，即可注冊為輸入設備了，代碼的35行。

[cpp]?view plaincopy

input_register_device(button_dev);??

這個函數把button_dev輸入設備掛入輸入設備鏈表中，并且通知事件處理層調用connect函數完成設備和事件處理的綁定，當用戶打開設備時，便能夠調用到相應的事件處理接口獲得硬件上報的數據了。input_register_device（）函數是會睡眠的函數，因此不能夠在中斷上下文和持有自旋鎖的代碼中調用。

當我們把上面的工作做完之后，設備驅動中唯一值得關注的就是button_interrupt（）中斷處理函數了。當按鍵動作發生，button_interrupt（）函數被調用，完成事件的上報由其中的兩條語句完成。

[cpp]?view plaincopy

input_report_key(button_dev,?BTN_1,?inb(BUTTON_PORT)?&?1);??

input_sync(button_dev);??

其中input_report_key上報了這是一個按鍵事件，且它的值為inb(BUTTON_PORT) & 1，由于案例代碼只產生一個按鍵的值，因此input_sync（）在這里不起關鍵作用。但如果是一個觸摸屏，即有x坐標和y坐標，則需要通過input_sync（）函數把x和y坐標完整地傳遞給輸入子系統。

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