本书章节重点介绍Android用户输入系统的结构与移植调试方法。包括驱动程序、本地库处理及Java类对输入事件的处理等内容。同时，还详细解析了input驱动程序的设计与实现。
Android移动开发移植调试图书
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| 本文节选于电子工业出版社 北京博文视点资讯有限公司推出的《Android系统级深入开发——移植与调试》一书第08章第二节和第三节，这是一本全面介绍Android系统级开发的作品，作者韩超和梁泉以实际的开发经验为基础，以软件工程思想为指导，以移植和调试为重点，介绍了从Android开源工程到一个基于实际硬件产品中的主要工作，一方面让读者清晰把握各个子系统的架构，另一方面让读者把握移植这个开发核心环节的要点。 |
本节主要介绍的是用户输入系统结构和移植内容和input驱动程序。
一： 用户输入系统的结构
在Android的上层中，可以通过获得这些设备产生的事件，并对设备的事件做出响应。在Java框架和应用程序层，通常使用运动事件获得触摸屏、轨迹球等设备的信息，用按键事件获得各种键盘的信息。
Android用户输入系统的基本层次结构如图8-1所示。
图8-1 Android用户输入系统的基本层次结构
Android用户输入系统的结构比较简单，自下而上包含了驱动程序、本地库处理部分、Java类对输入事件的处理、对Java程序的接口。Android用户输入系统的结构如图8-2所示。
图8-2 用户输入系统的结构
如图8-2所示，自下而上，Android的用户输入系统分成几个部分：
驱动程序：在/dev/input目录中，通常是Event类型的驱动程序
EventHub：本地框架层的EventHub是libui中的一部分，它实现了对驱动程序的控制，并从中获得信息
KeyLayout（按键布局）和KeyCharacterMap（按键字符映射）文件。同时，libui中有相应的代码对其操作。定义按键布局和按键字符映射需要运行时配置文件的支持，它们的后缀名分别为kl和kcm
Java框架层的处理：在Java框架层具有KeyInputDevice等类用于处理由EventHub传送上来的信息，通常信息由数据结构RawInputEvent和KeyEvent来表示。通常情况下，对于按键事件，则直接使用KeyEvent来传送给应用程序层，对于触摸屏和轨迹球等事件，则由RawInputEvent经过转换后，形成MotionEvent时间传送给应用程序层
在Android的应用程序层中，通过重新实现onTouchEvent和onTrackballEvent等函数来接收运动事件（MotionEvent），通过重新实现onKeyDown和onKeyUp等函数来接收按键事件（KeyEvent）。这些类包含在android.view包中
二： 移植的内容
移植Android的用户输入系统，主要的工作分成以下两个部分：
输入（input）驱动程序
用户空间中动态配置的kl和kcm文件
由于Android用户输入部分的“硬件抽象层”就是libui库中的EventHub，这部分是系统标准的部分。因此，在实现特定硬件平台的Android系统的时候，用户输入的硬件抽象层通常情况下不做改变。
EventHub使用Linux标准的input设备作为输入设备，其中又以实用Event设备居多。在这种情况下，为了实现Android系统的输入，也必须使用Linux标准input驱动程序作为标准的输入。
由于标准化程度比较高，实现用户输入系统，在用户空间一般不需要更改代码。唯一的情况是使用不同的kl和kcm文件，使用按键的布局和按键字符映射关系。
三： input驱动程序
Input驱动程序是Linux输入设备的驱动程序，分成游戏杆（joystick）、鼠标（mouse和mice）和事件设备（Event queue）3种驱动程序。其中事件驱动程序是目前通用的驱动程序，可支持键盘、鼠标、触摸屏等多种输入设备。
Input驱动程序的主设备号是13，3种驱动程序的设备号分配如下所示。
joystick游戏杆：0～31
mouse鼠标：32～62
mice鼠标：63
事件（Event）设备：64～95
实际上，每一种Input设备占用5位，因此每种设备包含的个数是32个。
Event设备在用户空间大多使用read、ioctl、poll等文件系统的接口进行操作，read用于读取输入信息，ioctl用于获得和设置信息，poll调用可以进行用户空间的阻塞，当内核有按键等中断时，通过在中断中唤醒poll的内核实现，这样在用户空间的poll调用也可以返回。
Event设备在文件系统中的设备节点为：/dev/input/eventX。
主设备号为13，次设备号递增生成，为64～95，各个具体的设备在misc、touchscreen，keyboard等目录中。
Event输入驱动的架构如图8-3所示。
输入设备驱动程序的头文件：include/linux/input.h。
输入设备驱动程序的核心和Event部分代码分别是：drivers/input/input.c和drivers/input/ evdev.c。
图8-3 Event设备驱动的架构
input.h中定义了struct input_dev结构，它表示Input驱动程序的各种信息，对于Event设备分为同步设备、键盘、相对设备（鼠标）、绝对设备（触摸屏）等。
input_dev中定义并归纳了各种设备的信息，例如按键、相对设备、绝对设备、杂项设备、LED、声音设备，强制反馈设备、开关设备等。
- struct input_dev {
- const char *name; // 设备名称
- const char *phys; // 设备在系统的物理路径
- const char *uniq; // 统一的ID
- struct input_id id; // 设备ID
- unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; // 事件
- unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; // 按键
- unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; // 相对设备
- unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; // 绝对设备
- unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; // 杂项设备
- unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; // LED
- unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; // 声音设备
- unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; // 强制反馈备
- unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; // 开关设备
- unsigned int keycodemax; // 按键码的最大值
- unsigned int keycodesize; // 按键码的大小
- void *keycode; // 按键码
- int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int keycode);
- int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int *keycode);
- struct ff_device *ff;
- unsigned int repeat_key;
- struct timer_list timer;
- int sync;
- int abs[ABS_MAX + 1];
- int rep[REP_MAX + 1];
- unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];
- unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
- unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
- unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
- int absmax[ABS_MAX + 1]; // 绝对设备相关内容
- int absmin[ABS_MAX + 1];
- int absfuzz[ABS_MAX + 1];
- int absflat[ABS_MAX + 1]; // 设备相关的操作
- int (*open)(struct input_dev *dev);
- void (*close)(struct input_dev *dev);
- int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
- int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type,
- unsigned int code, int value);
- struct input_handle *grab;
- spinlock_t event_lock;
- struct mutex mutex;
- unsigned int users;
- int going_away;
- struct device dev;
- struct list_head h_list;
- struct list_head node;
- };
在具体的Event驱动程序的实现中，如果得到按键的事件，通常需要通过以下的接口向上进行通知，这些内容也在input.h中定义如下所示：
- void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type,
- unsigned int code, int value);
- void input_inject_event(struct input_handle *handle,
- unsigned int type, unsigned int code, int value);
- static inline void input_report_key(struct input_dev *dev,
- unsigned int code, int value)
- { input_event(dev, EV_KEY, code, !!value); }
- static inline void input_report_rel(struct input_dev *dev,
- unsigned int code, int value)
- { input_event(dev, EV_REL, code, value); }
- static inline void input_report_abs(struct input_dev *dev,
- unsigned int code, int value)
- { input_event(dev, EV_ABS, code, value); }
- static inline void input_report_ff_status(struct input_dev *dev,
- unsigned int code, int value)
- { input_event(dev, EV_FF_STATUS, code, value); }
- static inline void input_report_switch(struct input_dev *dev,
- unsigned int code, int value)
- { input_event(dev, EV_SW, code, !!value); }
- static inline void input_sync(struct input_dev *dev)
- { input_event(dev, EV_SYN, SYN_REPORT, 0); }
事实上，对不同设备内容的报告均是通过input_event()函数来完成的，选择使用了不同参数而已。
在手机系统中经常使用的键盘（keyboard）和小键盘（kaypad）属于按键设备EV_KEY，轨迹球属于相对设备EV_REL，触摸屏属于绝对设备EV_ABS。
关于按键数值的定义的片断如下所示：
- #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
- #define KEY_MINUS 12
- #define KEY_EQUAL 13
- #define KEY_BACKSPACE 14
- #define KEY_TAB 15
- #define KEY_Q 16
- #define KEY_W 17
- #define KEY_E 18
- #define KEY_R 19
- #define KEY_T 20
可以使用getevent对Event设备进行调试，在Android的模拟器环境中，使用getevent的情况如下所示：
- # getevent
- add device 1: /dev/input/event0
- name: "qwerty2"
- could not get driver version for /dev/input/mouse0, Not a typewriter
- could not get driver version for /dev/input/mice, Not a typewriter
- /dev/input/event0: 0001 0002 00000001
- /dev/input/event0: 0001 0002 00000000
点击数字按键1，出现了上面的信息，0002是按键的扫描码，00000001和00000000分别是按下和抬起的附加信息。最前面的0001实际上是输入设备的类型。
使用getevent可以最直接地获得按键的扫描码，对于Android系统中用户输入设备的调试，可以从源头确定底层输入设备传递上来的信息。
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