Linux input system
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本文简单介绍一下linux的input system，并通过一个实际的案例介绍一下在具体的项目中如何实现自己的inputsystem。
1. 系统结构
钻研技术的总是喜欢了解细节以及系统的整个框架，那首先就从linux的input system的结构开始说起，如下图所示：
Input system 有三大块组成：
- Drivers：相当于输入设备的驱动程序，负责接收来自硬件的输入中断，并把输入中断转换成相应的输出给Input Core，这个部分的实现取决于具体的硬件，也是实际当中我们主要做的部分。
- Input Core：Linux input system中的核心部分，是输入设备的抽象，把来自输入设备的输入输出到相应的Handler，这部分的代码可以看linux的内核代码中Drivers/input/input.c，在实际中我们不需要自己去写这部分的代码。
- Handlers：用户空间中的应用程序通过handlers来接收输入，对于用户空间来说，Handler就像一个设备一样，可以从中得到底层的输入。在实际应用中，这块基本上很少会去修改。
综上：一个输入的数据流的路径：Drivers → Input Core → Handlers → Applications
讲完了结构，那在实际中，Driver，Input Core ，Handler和 Application 是如何联系上的呢？
首先说说Driver是怎么和Input Core，Handler联系上的呢？
在Input Core中，由两个链表：input_dev_list和input_handler_list。
当有一个新的driver调用input_register_device的时候，Input Core就会把这个input_dev添加到input_dev_list中，同时还会在input_handler_list中寻找所有匹配的input_handler，把input_handler和input_dev连接（connect）起来，一旦连接以后，input_dev发生的输入就会通过Input Core 传递到input_handler，用户空间的applications通过input_handler进而得到输入。
同样，当有一个新的handler调用input_register_handler的时候，Input Core就会把这个input_handler添加到input_handler_list上面，同时遍历input_dev_list找出所有匹配的input_dev，并且把匹配的input_dev和input_handler连接（connect）起来。
如果用图来说明的话，input_dev和input_dev_handler之间的关系如下：
结点1、2、3表示input_dev设备，其通过input_dev->node变量连接到全局输入设备链表input_dev_list中。结点 4、5、6表示input_handler处理器，其通过input_handler->node连接到全局handler处理器链表input_handler_list中。结点7是一个input_handle的结构体，其用来连接input_dev和input_handler。input_handle的dev成员指向了对应的input_dev设备，input_handle的handler成员指向了对应的input_handler。另外，结点7的input_handle通过d_node连接到了结点2的input_dev上的h_list链表上。另一方面，结点7的input_handle通过h_node连接到了结点5的input_handler的h_list链表上。通过这种关系，将input_dev和input_handler联系了起来。
那Application又是怎么和Handler联系上的呢？
每一个handler都类似于/dev/下面的一个设备，application需要打开这个设备，使用read方法来读取输入。
而在handler中，又有一个client_list的链表，每当有application打开这个handler的时候，都会建立一个新的client并且添加到这个client_list上面去，这样所有的applications都会接到同样的输入。
在系统中，可以通过以下命令来看有哪些input_dev和input_dev_handler：
cat /proc/bus/input/devices
cat /proc/bus/input/handlers
2. 实例
01 #include <asm/irq.h>
02 #include <asm/io.h>
03 static struct input_dev *button_dev; /*输入设备结构体*/
04 static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy) /*中断处理函数*/
05 {
06 input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);
/*向输入子系统报告产生按键事件*/
07 input_sync(button_dev); /*通知接收者，一个报告发送完毕*/
08 return IRQ_HANDLED;
09 }
10 static int __init button_init(void) /*加载函数*/
11 {
12 int error;
13 if (request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)) /*申请中断处理函数*/
14 {
15 /*申请失败，则打印出错信息*/
16 printk(KERN_ERR "button.c: Can't allocate irq %d\n", button_
irq);
17 return -EBUSY;
18 }
19 button_dev = input_allocate_device(); /*分配一个设备结构体*/
20 if (!button_dev) /*判断分配是否成功*/
21 {
22 printk(KERN_ERR "button.c: Not enough memory\n");
23 error = -ENOMEM;
24 goto err_free_irq;
25 }
26 button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY); /*设置按键信息*/
27 button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);
28 error = input_register_device(button_dev); /*注册一个输入设备*/
29 if (error)
30 {
31 printk(KERN_ERR "button.c: Failed to register device\n");
32 goto err_free_dev;
33 }
34 return 0;
35 err_free_dev: /*以下是错误处理*/
36 input_free_device(button_dev);
37 err_free_irq:
38 free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);
39 return error;
40 }
41 static void __exit button_exit(void) /*卸载函数*/
42 {
43 input_unregister_device(button_dev); /*注销按键设备*/
44 free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt); /*释放按键占用的中断线*/
45 }
46 module_init(button_init);
47 module_exit(button_exit);
3. 扩展
另外，我们也可以通过往/dev/uinput中写数据来模拟输入。
代码：
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/uinput.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
/* Globals */
static int uinp_fd = -1;
struct uinput_user_dev uinp; // uInput device structure
struct input_event event; // Input device structure
/* Setup the uinput device */
int setup_uinput_device()
{
// Temporary variable
int i=0;
// Open the input device
uinp_fd = open("/dev/uinput", O_WRONLY | O_NDELAY);
if (uinp_fd == NULL)
{
printf("Unable to open /dev/uinput\n");
return -1;
}
memset(&uinp,0,sizeof(uinp)); // Intialize the uInput device to NULL
strncpy(uinp.name, "PolyVision Touch Screen", UINPUT_MAX_NAME_SI
uinp.id.version = 4;
uinp.id.bustype = BUS_USB;
// Setup the uinput device
ioctl(uinp_fd, UI_SET_EVBIT, EV_KEY);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_EVBIT, EV_REL);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_RELBIT, REL_X);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_RELBIT, REL_Y);
for (i=0; i < 256; i++) {
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, i);
}
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_MOUSE);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_TOUCH);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_MOUSE);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_LEFT);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_MIDDLE);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_RIGHT);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_FORWARD);
ioctl(uinp_fd, UI_SET_KEYBIT, BTN_BACK);
/* Create input device into input sub-system */
write(uinp_fd, &uinp, sizeof(uinp));
if (ioctl(uinp_fd, UI_DEV_CREATE))
{
printf("Unable to create UINPUT device.");
return -1;
}
return 1;
}
void send_click_events( )
{
// Move pointer to (0,0) location
memset(&event, 0, sizeof(event));
gettimeofday(&event.time, NULL);
event.type = EV_REL;
event.code = REL_X;
event.value = 100;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
event.type = EV_REL;
event.code = REL_Y;
event.value = 100;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
event.type = EV_SYN;
event.code = SYN_REPORT;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
// Report BUTTON CLICK - PRESS event
memset(&event, 0, sizeof(event));
gettimeofday(&event.time, NULL);
event.type = EV_KEY;
event.code = BTN_LEFT;
event.value = 1;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
event.type = EV_SYN;
event.code = SYN_REPORT;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
// Report BUTTON CLICK - RELEASE event
memset(&event, 0, sizeof(event));
gettimeofday(&event.time, NULL);
event.type = EV_KEY;
event.code = BTN_LEFT;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
event.type = EV_SYN;
event.code = SYN_REPORT;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
}
void send_a_button()
{
// Report BUTTON CLICK - PRESS event
memset(&event, 0, sizeof(event));
gettimeofday(&event.time, NULL);
event.type = EV_KEY;
event.code = KEY_A;
event.value = 1;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
event.type = EV_SYN;
event.code = SYN_REPORT;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
// Report BUTTON CLICK - RELEASE event
memset(&event, 0, sizeof(event));
gettimeofday(&event.time, NULL);
event.type = EV_KEY;
event.code = KEY_A;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
event.type = EV_SYN;
event.code = SYN_REPORT;
event.value = 0;
write(uinp_fd, &event, sizeof(event));
}
/* This function will open the uInput device. Please make
sure that you have inserted the uinput.ko into kernel. */
int main()
{
// Return an error if device not found.
if (setup_uinput_device() < 0)
{
printf("Unable to find uinput device\n");
return -1;
}
send_a_button(); // Send a "A" key
send_click_events(); // Send mouse event
/* Destroy the input device */
ioctl(uinp_fd, UI_DEV_DESTROY);
/* Close the UINPUT device */
close(uinp_fd);
}
在linux中，也并不是所有的input都是通过Input Core的，比如：
USB input system
Linux Bluetooth input system
Linux ACPI input system
现在已经有了很多开源库介绍inputabstract layer，可以google下。
4. 参考
· http://www.cnblogs.com/dekun_1986/archive/2011/09/12/2174264.html
· http://blog.youkuaiyun.com/wenny198561/article/details/6309208
· http://blog.youkuaiyun.com/jack0106/article/details/6336136
· http://blog.chinaunix.net/attachment/attach/25/69/93/2925699329b2cbd71db82a8b965509be27bd20ad46.pdf
· http://www4.informatik.uni-erlangen.de/~thoenig/thesis/thesis.pdf
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