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：
1、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
2、 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）
3、 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：
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：
#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。
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。
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。
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：
#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。
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。
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。
用于測試的應用層代碼：
testkeyread_jb51.rar
