编写一个简单的Iinput_dev框架

往期内容

本专栏往期内容：

  1. input子系统的框架和重要数据结构详解-CSDN博客
  2. input device和input handler的注册以及匹配过程解析-CSDN博客
  3. input device和input handler的注册以及匹配过程解析-CSDN博客

I2C子系统专栏：

  1. 专栏地址：IIC子系统_憧憬一下的博客-CSDN博客
  2. 具体芯片的IIC控制器驱动程序分析：i2c-imx.c-CSDN博客
    – 末篇，有往期内容观看顺序

总线和设备树专栏：

  1. 专栏地址：总线和设备树_憧憬一下的博客-CSDN博客
  2. 设备树与 Linux 内核设备驱动模型的整合-CSDN博客
    – 末篇，有往期内容观看顺序

前言

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img

和之前的驱动程序有点差别（IIC专栏中编写的控制器驱动框架编写一个通用的i2c控制器驱动框架-CSDN博客），在driver中变成注册input_dev，file_operations字符驱程序的创建在input_handler层实现(原本是在platform_driver中实现的：file_operation、设备类的注册)，实现了内核驱动程序的上层、中转层、下层的分离

下层驱动中，只需要去编写好设备的驱动程序，在程序中分配、设置、注册input_dev，发生中断时只需要上报中断事件即可，其余的中转层和上层的驱动程序内核已经做好了。

这个在之前对内核提供的源码示例进行讲解的时候也很清晰了，详见本专栏前3章内容。

1. 怎么编写input_dev驱动

这里参考内核提供的gpio_keys.c为例子，input_dev上层

\Linux-4.9.88\drivers\input\keyboard\gpio_keys.c：📎gpio_keys.c

1.1 分配、设置、注册input_dev

这一部分主要是probe完成：

img

在gpio_keys.c中，添加了自己理解的一点注释，如下：

static int gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
{
	struct device *dev = &pdev->dev;  // 获取设备结构体
	const struct gpio_keys_platform_data *pdata = dev_get_platdata(dev);  // 从平台设备获取平台数据
	struct gpio_keys_drvdata *ddata;  // 驱动私有数据结构
	struct input_dev *input;  // 输入设备结构体
	size_t size;  // 计算需要分配的内存大小
	int i, error;  // 循环计数器和错误码
	int wakeup = 0;  // 标志位，指示是否支持唤醒功能

	// 如果 pdata 为 NULL，则从设备树获取平台数据
	if (!pdata) {
		pdata = gpio_keys_get_devtree_pdata(dev);
		if (IS_ERR(pdata))
			return PTR_ERR(pdata);  // 返回错误码
	}

	// 计算 gpio_keys_drvdata 和按钮数据结构的大小
	size = sizeof(struct gpio_keys_drvdata) +
			pdata->nbuttons * sizeof(struct gpio_button_data);
	// 分配驱动私有数据内存
	ddata = devm_kzalloc(dev, size, GFP_KERNEL);
	if (!ddata) {
		dev_err(dev, "failed to allocate state\n");  // 分配失败，输出错误信息
		return -ENOMEM;  // 返回内存不足错误码
	}

	// 分配输入设备
	input = devm_input_allocate_device(dev);
	if (!input) {
		dev_err(dev, "failed to allocate input device\n");  // 分配失败，输出错误信息
		return -ENOMEM;  // 返回内存不足错误码
	}

	ddata->pdata = pdata;  // 保存平台数据指针
	ddata->input = input;  // 保存输入设备指针
	mutex_init(&ddata->disable_lock);  // 初始化互斥锁

	// 将驱动数据指针与平台设备相关联
	platform_set_drvdata(pdev, ddata);
	input_set_drvdata(input, ddata);  // 将驱动数据与输入设备关联

	// 设置输入设备名称和物理路径
	input->name = pdata->name ? : pdev->name;  // 如果 pdata 中有名称则使用，否则使用平台设备名称
	input->phys = "gpio-keys/input0";  // 设置物理路径
	input->dev.parent = &pdev->dev;  // 设置设备的父设备
	input->open = gpio_keys_open;  // 设置打开设备的函数
	input->close = gpio_keys_close;  // 设置关闭设备的函数

	// 设置输入设备的 ID
	input->id.bustype = BUS_HOST;  // 设置总线类型
	input->id.vendor = 0x0001;  // 设置厂商 ID
	input->id.product = 0x0001;  // 设置产品 ID
	input->id.version = 0x0100;  // 设置版本号

	// 启用 Linux 输入子系统的自动重复功能
	if (pdata->rep)
		__set_bit(EV_REP, input->evbit);  // 设置 EV_REP 事件位

	// 遍历每个按钮并设置
	for (i = 0; i < pdata->nbuttons; i++) {
		const struct gpio_keys_button *button = &pdata->buttons[i];  // 获取当前按钮信息
		struct gpio_button_data *bdata = &ddata->data[i];  // 获取按钮数据

		error = gpio_keys_setup_key(pdev, input, bdata, button);  // 设置按键，里面包括设置了中断函数
		if (error)
			return error;  // 返回错误码

		if (button->wakeup)  // 如果按钮支持唤醒功能
			wakeup = 1;  // 设置唤醒标志
	}

	// 创建 sysfs 组，用于导出按键和开关
	error = sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &gpio_keys_attr_group);
	if (error) {
		dev_err(dev, "Unable to export keys/switches, error: %d\n", error);  // 输出错误信息
		return error;  // 返回错误码
	}

	// 注册输入设备
	error = input_register_device(input);
	if (error) {
		dev_err(dev, "Unable to register input device, error: %d\n", error);  // 输出错误信息
		goto err_remove_group;  // 错误处理，移除 sysfs 组
	}

	// 初始化唤醒设备功能
	device_init_wakeup(&pdev->dev, wakeup);

	return 0;  // 返回成功

err_remove_group:
	// 在错误情况下移除 sysfs 组
	sysfs_remove_group(&pdev->dev.kobj, &gpio_keys_attr_group);
	return error;  // 返回错误码
}

可以看出来，分配、设置、注册input_dev，然后去注册中断函数，用于调用中断的input_event函数上报中断事件，尝试写一个：

static struct input_dev *g_input_dev;
static int g_irq;
static irqreturn_t input_dev_demo_isr(int irq, void *dev_id)
{
	/* read data */

	/* report data */
	input_event(g_input_dev, EV_KEY, XX, 0);//通过 input_event() 上报事件，input_sync() 用于同步报告的输入事件。
	input_sync(g_input_dev);
	
	return IRQ_HANDLED;
}

static int input_dev_demo_probe(struct platform_device *pdev)
{
	struct device *dev = &pdev->dev;
	int error;
	struct resource *irq;

	/* 从设备树中获取硬件信息 */

	/* 分配、设置并注册 input_dev */
	g_input_dev = devm_input_allocate_device(dev);

	// 设置输入设备的基本信息
	g_input_dev->name = "input_dev_demo";
	g_input_dev->phys = "input_dev_demo";
	g_input_dev->dev.parent = dev;

	g_input_dev->id.bustype = BUS_HOST;
	g_input_dev->id.vendor = 0x0001;
	g_input_dev->id.product = 0x0001;
	g_input_dev->id.version = 0x0100;

	/* 设置 1: 支持的事件类型 */
	__set_bit(EV_KEY, g_input_dev->evbit); // 键盘或按钮事件
	__set_bit(EV_ABS, g_input_dev->evbit); // 绝对坐标事件

	/* 设置 2: 支持的具体事件 */
	__set_bit(BTN_TOUCH, g_input_dev->keybit); // 触摸按钮事件
	__set_bit(ABS_MT_SLOT, g_input_dev->absbit); // 多点触摸槽位
	__set_bit(ABS_MT_POSITION_X, g_input_dev->absbit); // 触摸屏 X 轴坐标
	__set_bit(ABS_MT_POSITION_Y, g_input_dev->absbit); // 触摸屏 Y 轴坐标

	/* 设置 3: 事件参数 */
	input_set_abs_params(g_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, 0xffff, 0, 0); // X 坐标范围
	input_set_abs_params(g_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 0xffff, 0, 0); // Y 坐标范围

	// 注册输入设备
	error = input_register_device(g_input_dev);

	/* 硬件操作: 获取中断资源并注册中断 */
	irq = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
	g_irq = irq->start;
	request_irq(irq->start, input_dev_demo_isr, IRQF_TRIGGER_RISING, "input_dev_demo_irq", NULL);

	return 0;
}

1.2 硬件相关操作

  • 申请中断
  • 在中断服务程序里
    • 读取硬件获得数据
    • 上报数据
void input_event(struct input_dev *dev,
         unsigned int type, unsigned int code, int value);
         
static inline void input_sync(struct input_dev *dev); // 实质也是 input_event

input子系统中读取流程解析-CSDN博客
具体内容在该章节的 event 处已经讲解过。

2. 代码

img

#include <linux/module.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/slab.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/gpio_keys.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/spinlock.h>

/* 定义指向输入设备结构体的指针 */
static struct input_dev *input_device_demo;
/* 用于保存输入设备的中断号 */
static int irq_num;

/* 中断服务程序，处理输入设备的事件 */
static irqreturn_t input_device_demo_isr(int irq, void *dev_id)
{
    /* 可在此处添加数据读取和事件处理逻辑 */

    /* 向输入子系统报告按键事件 */
    input_event(input_device_demo, EV_KEY, KEY_TOUCH, 0);
    input_sync(input_device_demo);

    return IRQ_HANDLED;
}

/* 分配、配置和注册平台驱动 */
static int input_device_demo_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    int error;
    struct resource *irq;

    /* 从设备树获取硬件信息 */

    /* 分配并初始化输入设备结构体 */
    input_device_demo = devm_input_allocate_device(dev);
    if (!input_device_demo)
        return -ENOMEM;

    /* 设置设备名称和物理位置 */
    input_device_demo->name = "input_device_demo";
    input_device_demo->phys = "input_device_demo";
    input_device_demo->dev.parent = dev;

    /* 设置设备的总线类型和ID */
    input_device_demo->id.bustype = BUS_HOST;
    input_device_demo->id.vendor = 0x0001;
    input_device_demo->id.product = 0x0001;
    input_device_demo->id.version = 0x0100;

    /* 设置输入设备支持的事件类型 */
    __set_bit(EV_KEY, input_device_demo->evbit); // 支持按键事件
    __set_bit(EV_ABS, input_device_demo->evbit); // 支持绝对位置事件

    /* 设置输入设备支持的具体事件 */
    __set_bit(BTN_TOUCH, input_device_demo->keybit); // 支持触摸按键事件
    __set_bit(ABS_MT_SLOT, input_device_demo->absbit); // 多点触控槽位事件
    __set_bit(ABS_MT_POSITION_X, input_device_demo->absbit); // X轴位置事件
    __set_bit(ABS_MT_POSITION_Y, input_device_demo->absbit); // Y轴位置事件

    /* 设置具体事件的参数范围，例如X和Y坐标的最小值、最大值等 */
    input_set_abs_params(input_device_demo, ABS_MT_POSITION_X, 0, 0xffff, 0, 0);
    input_set_abs_params(input_device_demo, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 0xffff, 0, 0);

    /* 注册输入设备 */
    error = input_register_device(input_device_demo);
    if (error)
        return error;

    /* 硬件操作：从设备树获取中断资源并注册中断 */
    irq = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
    irq_num = irq->start;
    error = request_irq(irq_num, input_device_demo_isr, IRQF_TRIGGER_RISING, "input_device_demo_irq", NULL);
    if (error)
        input_unregister_device(input_device_demo);

    return error;
}

/* 驱动移除函数，释放中断资源并注销输入设备 */
static int input_device_demo_remove(struct platform_device *pdev)
{
    free_irq(irq_num, NULL);
    input_unregister_device(input_device_demo);
    return 0;
}

/* 设备树匹配表，用于匹配设备树中描述的设备 */
static const struct of_device_id input_device_demo_of_match[] = {
    { .compatible = "input,input_device_demo", },
    { },
};

/* 定义平台驱动结构体，指定probe和remove函数 */
static struct platform_driver input_device_demo_driver = {
    .probe = input_device_demo_probe,
    .remove = input_device_demo_remove,
    .driver = {
        .name = "input_device_demo",
        .of_match_table = input_device_demo_of_match,
    }
};

/* 模块初始化函数，注册平台驱动 */
static int __init input_device_demo_init(void)
{
    return platform_driver_register(&input_device_demo_driver);
}

/* 模块退出函数，注销平台驱动 */
static void __exit input_device_demo_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&input_device_demo_driver);
}

module_init(input_device_demo_init);
module_exit(input_device_demo_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

img

在以前的驱动程序模板中，platform_driver中不仅注册了file_operation等，也注册了中断处理函数，并且中断处理函数中是直接对中断事件进行处理

但是在内核驱动分层中，platform_input_dev，中断处理函数只上报中断事件给input.c，交由Input.c去调用input_dev对应的input_handler中的函数来处理中断(filter、events、event函数)，同时input_handler层提供了app调用的接口函数，如file_operation中的read

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