linux之輸入子系統

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linux之輸入子系統

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linux之輸入子系統

接下來開始今天的正文部分

一 why

在初級字元裝置驅動程式編寫時，我們的應用程式是通過open函數來實作調用底層驅動的，比如：

fd = open("/dev/buttons", O_RDWR);
read(fd, &key_val, 1);

在這個架構下面的字元驅動裝置架構為：

1)寫file_operations結構體的成員函數: .open()、.read()、.write()
2)在入口函數裡通過register_chrdev()建立驅動名,生成主裝置号,賦入file_operations結構體
3)在出口函數裡通過unregister_chrdev() 解除安裝驅動

思考一下，這樣做有什麼不好的地方呢？

若有多個不同的驅動程式時,應用程式就要打開多個不同的驅動裝置，由于是自己寫肯定會很清楚,如果給别人來使用時是不是很麻煩？

是以，我們使用現成的驅動，将我們上面寫的驅動程式融合到核心中，這個現成的驅動就是input子系統。

二 what

linux核心為了能夠處理各種不同類型的輸入裝置，比如觸摸屏、滑鼠、鍵盤等等，為驅動層程式提供統一的接口函數，為上層應用提供試圖統一的抽象層，這就是輸入子系統input system。

輸入子系統架構分析

a. input子系統組成及其架構圖

輸入子系統由輸入子系統核心層（ Input Core ），驅動層和事件處理層（Event Handler）三部份組成

linux之輸入子系統

圖檔來源：https://blog.csdn.net/yetaibing1990/article/details/82753515

b. 核心層

根據上面的圖可知，顯然核心層是連接配接左右兩邊的device和driver的橋梁，源碼為

/drivers/input/input.c。我們閱讀一下它的入口函數input_init()

static const struct file_operations input_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = input_open_file,
	.llseek = noop_llseek,
};
......
err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);

（1）那麼應該怎麼去讀呢，input_open_file是如何實作呢？

input_open_file
    handler = input_table[iminor(inode) >> 5];
    new_fops = fops_get(handler->fops);  // 假設 => evdev_fops（evdev.c中）
    file->f_op = new_fops;
    err = new_fops->open(inode, file);

app應用程式讀的時候，應用程式調用read函數，一直會調用到核心底層的file->f_op->read

read > ... > file->f_op->read

在上面的code中，input_table 數組由誰構造？

input_register_handler

注冊 input_handler
    input_register_handler
        // 放入數組
        input_table[handler->minor >> 5] = handler;
        
        // 放傳入連結表
        list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list);
        
        // 對于每一個input_dev， 調用 input_attach_handler 
        list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
            input_attach_handler(dev, handler);  // 根據input_handler的 id_table 判斷能否支援這個 input_device

注冊輸入裝置
input_register_device
    // 放傳入連結表中
    list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);
    
    // 對于每一個 input_handler 都調用 input_attach_handler 函數
    list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
		input_attach_handler(dev, handler);    // 根據input_handler的 id_table 判斷能否支援這個 input_device

input_attach_handler
    id = input_match_device(handler, dev);
    
    error = handler->connect(handler, dev, id);

input_attach_handler
    id = input_match_device(handler, dev);
    
    error = handler->connect(handler, dev, id);

注冊 input_dev 和 input_handler 時，會兩兩比較左邊的 input_dev 和右邊的 input_handler，根據 input_handler 的 id_table判斷這個 input_handler能夠支援這個 input_dev。如果能支援，則調用 input_handler的connect函數建立"連接配接"。

（2）怎麼建立連接配接？

配置設定一個 input_handle結構體
input_handle.dev = input_dev; //指向架構圖左邊的dev結構體

input_handle.handler = input_handler; //指向架構圖右邊的handler結構體
注冊

input_handler->h_list = &input_handle

input_dev->h_list = &input_handle

evdev_connect
    evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);    配置設定一個 input_handle
    
    evdev->handle.dev = input_get_device(dev);     //指向架構圖左邊的dev結構體
	evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev);
	evdev->handle.handler = handler;               //指向架構圖右邊的handler結構體
	evdev->handle.private = evdev;

（3）怎麼寫符合輸入子系統架構的驅動程式？

1. 配置設定一個 input_dev 結構體
2. 設定
3. 注冊
4. 硬體相關的代碼，比如中斷服務程式裡上報事件

三 how

根據上面的分析，顯然我們的驅動程式需要實作兩個子產品，dev驅動以及drv驅動，我們以點亮一個led為例，分别實作led_dev以及led_drv

a. 實作led_dev.c

（1）初始化和退出驅動，這個調用platform_device_register和platform_device_unregister即可

static int led_dev_init(void)
{
    platform_device_register(&led_dev);
    return 0;
}

static void led_dev_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&led_dev);
}

（2）初始化platform_device結構體

static struct platform_device led_dev = {
	.name		= "myled",
	.id		= -1,
	.num_resources	= ARRAY_SIZE(led_resource),
	.resource	= led_resource,
    .dev = {
        .release = led_release,
    },
};

（3）初始化device資源，第0個表示led使用的gpio寄存器，第1個表示gpio引腳

static struct resource led_resource[] = {
	[0] = {
		.start = 0x56000050,
		.end   = 0x56000050 + 8 - 1,
		.flags = IORESOURCE_MEM,
	},
	[1] = {
		.start = 5,
		.end   = 5,
		.flags = IORESOURCE_IRQ,
	},
};

完整代碼如下：

/* 配置設定設定注冊一個platform_device */
#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/init.h>

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/serial_core.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/io.h>

static void led_release(struct device *dev)
{
    return 0;
}

static struct resource led_resource[] = {
	[0] = {
		.start = 0x56000050,
		.end   = 0x56000050 + 8 - 1,
		.flags = IORESOURCE_MEM,
	},
	[1] = {
		.start = 5,
		.end   = 5,
		.flags = IORESOURCE_IRQ,
	},
};

static struct platform_device led_dev = {
	.name		= "myled",
	.id		= -1,
	.num_resources	= ARRAY_SIZE(led_resource),
	.resource	= led_resource,
    .dev = {
        .release = led_release,
    },
};

static int led_dev_init(void)
{
    platform_device_register(&led_dev);
    return 0;
}

static void led_dev_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&led_dev);
}

module_init(led_dev_init);
module_exit(led_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

b. 實作led_drv.c

(1) 初始化和退出驅動，這個調用platform_driver_register和platform_driver_unregister即可

static int led_drv_init(void)
{
    platform_driver_register(&led_drv);
    return 0;
}

static void led_drv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&led_drv);
}

(2) 初始化platform_driver

static struct platform_driver led_drv = {
	.probe		= led_probe,
	.remove		= led_remove,
	.driver		= {
		.name	= "myled",
		.owner	= THIS_MODULE,
	}
};

（3）led_probe以及led_remove

static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;

    /* 根據platform的資源進行ioremap */
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
	//printk("res=0x%p res->start=0x%p\n", res, res->start);
	if (res == NULL){
		printk("get resource err!\n");
		return -1;
	}
    gpio_con = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);
	gpio_dat = gpio_con + 1;

	res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
	if (res == NULL){
		printk("get resource err!\n");
		return -2;
	}
	//printk("res1=0x%p res1->start=0x%p\n", res, res->start);
	pin = res->start;
    
    /* 注冊字元裝置驅動 */
    printk("led_probe, found led\n");
    major = register_chrdev(0, "myled", &led_fops);
    
    cls = class_create(THIS_MODULE, "myled");
    device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led");
	
    return 0;
}

static int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    /* 解除安裝字元裝置驅動 */
    /* 根據platform的資源進行iounmap */
    printk("led_remove, remove led\n");
	device_destroy(cls, MKDEV(major, 0));
	class_destroy(cls);
	unregister_chrdev(major, "myled");
	iounmap(gpio_con);
    return 0;
}

（4）初始化file_operations

static struct file_operations led_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 這是一個宏，推向編譯子產品時自動建立的__this_module變量 */
    .open   =   led_open,     
    .write  =   led_write,	   
};

（5）led_open和led_write

static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /* 配置為輸出引腳 */
	*gpio_con &= ~(0x3<<(pin*2));
	*gpio_con |= (0x1<<(pin*2));
    return 0;
}

static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
	int val;

	//printk("first_drv_write\n");

	copy_from_user(&val, buf, count); //	copy_to_user();

	if (val == 1)
	{
		// 點燈
		*gpio_dat &= ~(1<<pin);
	}
	else
	{
		// 滅燈
		*gpio_dat |= (1<<pin);
	}
	
	return 0;
}

完整代碼

/* 配置設定設定注冊一個platform_driver */
#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>

#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pm.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


static int major;

static struct class *cls;
static volatile unsigned long *gpio_con;
static volatile unsigned long *gpio_dat;
static int pin;

static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /* 配置為輸出引腳 */
	*gpio_con &= ~(0x3<<(pin*2));
	*gpio_con |= (0x1<<(pin*2));
    return 0;
}

static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
	int val;

	//printk("first_drv_write\n");

	copy_from_user(&val, buf, count); //	copy_to_user();

	if (val == 1)
	{
		// 點燈
		*gpio_dat &= ~(1<<pin);
	}
	else
	{
		// 滅燈
		*gpio_dat |= (1<<pin);
	}
	
	return 0;
}

static struct file_operations led_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 這是一個宏，推向編譯子產品時自動建立的__this_module變量 */
    .open   =   led_open,     
    .write  =   led_write,	   
};

static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;

    /* 根據platform的資源進行ioremap */
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
	//printk("res=0x%p res->start=0x%p\n", res, res->start);
	if (res == NULL){
		printk("get resource err!\n");
		return -1;
	}
    gpio_con = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);
	gpio_dat = gpio_con + 1;

	res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
	if (res == NULL){
		printk("get resource err!\n");
		return -2;
	}
	//printk("res1=0x%p res1->start=0x%p\n", res, res->start);
	pin = res->start;
    
    /* 注冊字元裝置驅動 */
    printk("led_probe, found led\n");
    major = register_chrdev(0, "myled", &led_fops);
    
    cls = class_create(THIS_MODULE, "myled");
    device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led");
	
    return 0;
}

static int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    /* 解除安裝字元裝置驅動 */
    /* 根據platform的資源進行iounmap */
    printk("led_remove, remove led\n");
	device_destroy(cls, MKDEV(major, 0));
	class_destroy(cls);
	unregister_chrdev(major, "myled");
	iounmap(gpio_con);
    return 0;
}

static struct platform_driver led_drv = {
	.probe		= led_probe,
	.remove		= led_remove,
	.driver		= {
		.name	= "myled",
		.owner	= THIS_MODULE,
	}
};

static int led_drv_init(void)
{
    platform_driver_register(&led_drv);
    return 0;
}

static void led_drv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&led_drv);
}

module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

c. 測試程式，驗證上面的驅動架構，完整代碼如下

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

/* led_test on
 * led_test off
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	int val = 1;

	fd = open("/dev/led", O_RDWR);
	if (fd < 0)
	{
		printf("can't open!\n");
        return 0;
	}
	if (argc != 2)
	{
		printf("Usage :\n");
		printf("%s <on|off>\n", argv[0]);
		return 0;
	}

	if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
	{
		val  = 1;
	}
	else
	{
		val = 0;
	}

	write(fd, &val, 4);
	return 0;
}

四驗證測試

a. 編譯并上傳至nfs

make
arm-linux-gcc -o led_test led_test.c
cp *.ko /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new

b. 加載驅動

insmod led_dev.ko
insmod led_drv.ko

c. 運作測試，此時gpio4對應的led燈會被點亮或者熄滅

chmod +x led_test
./led_test on
./led_test off

linux之輸入子系統

一 why

二 what

三 how

四驗證測試

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一 why

二 what

三 how

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