Android输入系统(2)——输入系统框架(Android+Linux)

1.优秀文档

android输入系统官方文档:http://source.android.com/devices/input/index.html 中文官方文档
《深入理解Android 卷III》第五章 深入理解Android输入系统: http://blog.csdn.net/innost/article/details/47660387 主要讲EventHub
图解Android - Android GUI 系统 (5) - Android的Event Input System: http://www.cnblogs.com/samchen2009/p/3368158.html 关注里面的Dispatcher处理流程


2.输入系统可以分为读取、分发、处理三大流程

(1)读取:
a.要支持多设备,如GPIO键盘,红外遥控器、USB键盘鼠标、触摸屏灯
b.即插即用,可以随时插入和拔出。
c.支持多语言映射,同一键盘同一按键,code在不同语言的情况下映射成不同的值。

(2)分发:
a.分辨
对于按键,区分是SystemKey(控制音量、电源),还是GlobalKey(做特殊处理),还是UserKey(发给App去处理)。
对于触摸屏,有VirtualKey和手势。
b.发送
找出当前App,然后发送给它。

(3)处理:
a.App等收到事件后做处理。

3.输入子系统的总体流程与参与者

Android输入系统(2)——输入系统框架(Android+Linux)

 

Reader线程和Dispatcher线程与App之间的通信使用的就是socketpair来实现的。

 

二、一个模拟输入设备的Demo

1.内核中的框架对输入事件提供了很多套read/write/ioctl,evdev.c 提供的是原始的数据的读写接口。 原始的数据Android中只使用的是它。
mousedev.c 、keyboard.c 加工后的数据。可以使用/dev/mouse0/1/2来获取鼠标加工后的数据,通过/dev/input/event0/1/2获取鼠标的原始数据。

2.实现一个模拟输入设备驱动

(1)驱动上报事件到evtest.c中的缓冲中,当缓冲中有数据的时候就会唤醒读进程。由于是模拟的驱动,不会上报事件,因此我我们是用App向
缓冲中直接写入按键事件数据来模拟事件的上报,App可用Android自带的sendevent程序。

(2)怎么写驱动
分配一个input_devices结构体,注册input_register_devices,注册后这个设备就会和evdev.c keyboard.c建立联系。
注册input_register_devices会导致evdev.c中的.connect()被调用,注册之后evdev.c中会创建设备节点。
App open()设备节点会导致evdev.c中的open()被调用。

(3)驱动中需要为Android构造一些VID/PID信息(用于映射),参见https://source.android.com/devices/input/key-layout-files

映射文件义.hcm结尾,例如Generic.kcm,指定组合键的作用,转换成Unicode码等。eg:

type FULL    # FULL:一种 PC 式全键盘。
----------
key A {
    label:               A //当按键包含一个字符时,指定物理打印在该按键上的标签。这是 KeyCharacterMap.getDisplayLabel 方法返回的值。
    base:                a //指定数字文本视图具有焦点时的行为(即应该输入的字符),例如用户在输入电话号码时。
    shift, capslock:      A //指定在没有按下修饰符时的行为(即应该输入的字符)。
}

3.设备驱动中,每个输入设备驱动都有一组/sys文件
input_allocate_device
dev->dev.type = &input_dev_type;
.groups = input_dev_attr_groups,

4.写个脚本自动挂载成rw模式
#!/system/bin/sh
mount -o remount,rw /system
alias ls=‘busybox ls --color‘

5.试验Demo(基于Linux3.0内核)

InputEmulator.c

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/* 参考: drivers\input\keyboard\gpio_keys.c */

#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>

#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/input.h>


static struct input_dev *input_emulator_dev;

static int input_emulator_init(void)
{
    int i;

    /* 1.分配一个设备结构体 */
    input_emulator_dev = input_allocate_device();;

    /* 2.设置 */
    /* 2.1 能产生哪类事件 */
    set_bit(EV_KEY, input_emulator_dev->evbit); /*按键事件*/
    set_bit(EV_REP, input_emulator_dev->evbit); /*连续按着不松手循环产生按键事件*/

    /* 2.2 设置能产生所有按键事件 */
    for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(KEY_CNT); i++)
        input_emulator_dev->keybit[i] = ~0UL;

    /*
     * 2.3 为Android构造一些设备信息,通过它来寻找映射,见:
     * https://source.android.com/devices/input/key-layout-files
     */
    input_emulator_dev->name = "InputEmulator.net";
    input_emulator_dev->id.bustype = 1;
    input_emulator_dev->id.vendor  = 0x1234;
    input_emulator_dev->id.product = 0x5678;
    input_emulator_dev->id.version = 1;

    /* 3. 注册 */
    input_register_device(input_emulator_dev);

    return 0;
}

static void input_emulator_exit(void)
{
    input_unregister_device(input_emulator_dev);
    input_free_device(input_emulator_dev);
}

module_init(input_emulator_init);
module_exit(input_emulator_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
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Makefile

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KERN_DIR = /media/ubuntu/works/tiny4412/linux-3.0.86

all:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 

clean:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
    rm -rf modules.order

obj-m    += InputEmulator.o
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Android中编译驱动模块的方法和Linux中一样。

测试:
# insmod InputEmulator.ko
打开浏览器的输入框,执行以下脚本,就会发现输入框中输入了12

shell@tiny4412:/system/mytest/driver # cat test.sh                             
#!/system/bin/sh

# write 1 
sendevent /dev/input/event5 1 2 1 # 1 2 1 : EV_KEY, KEY_1, down
sendevent /dev/input/event5 1 2 0 # 1 2 0 : EV_KEY, KEY_1, up
sendevent /dev/input/event5 0 0 0 # sync
# write 2
sendevent /dev/input/event5 1 3 1 
sendevent /dev/input/event5 1 3 0
sendevent /dev/input/event5 0 0 0

 

6.hexdump出来的数据分析:

# hexdump /dev/input/event5 & 
# ./test.sh
//tv_sec=4021 0000,tv_usec=2168 0004,type=0001 code=0002,value=0001 0000                            
0000000 4021 0000 2168 0004 0001 0002 0001 0000 //1 2 1
0000010 4027 0000 6269 0001 0001 0002 0000 0000 //1 2 0
0000020 4027 0000 e524 0001 0000 0000 0000 0000 //sync

0000030 4027 0000 81e2 0002 0001 0003 0001 0000
0000040 4027 0000 b0e1 0003 0001 0003 0000 0000
0000050 4027 0000 b727 0004 0000 0000 0000 0000

应用程序读取到的是input_event结构的数组(copy_to_user()的是input_event结构).

struct input_event {
    struct timeval time;
    __u16 type;
    __u16 code;
    __s32 value;
};

struct timeval {
    __kernel_time_t         tv_sec;    /* long类型,32bit机器是4B */
    __kernel_suseconds_t tv_usec;    /* long类型,32bit机器是4B */
};

7.触摸屏上可以实现很多虚拟的按键

8.映射是在Reader中做的。

 

三、Linux内核输入子系统框架(基于Linux4.14)

1.input_init

subsys_initcall(input_init); //input.c
    class_register(&input_class); ///sys文件
    input_proc_init();            //通过/proc中的handlers和devices可以看到系统中有哪些输入设备(有属性)和哪些handler.
    register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0), INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");
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/*/proc下的是3.0内核的*/

static int __init input_init(void)
{
    int err;

    /*# ls /sys/class/input*/
    err = class_register(&input_class);
    if (err) {
        pr_err("unable to register input_dev class\n");
        return err;
    }

    /*
    在/proc下创建input目录:
    shell@tiny4412:/proc/bus/input # cat handlers
    N: Number=0 Name=rfkill
    N: Number=1 Name=kbd
    N: Number=2 Name=sysrq (filter)
    N: Number=3 Name=mousedev Minor=32
    N: Number=4 Name=evdev Minor=64
    N: Number=5 Name=cpufreq_interactive

    shell@tiny4412:/proc/bus/input # cat devices
    ......
    I: Bus=0001 Vendor=1234 Product=5678 Version=0001 //自己input设备驱动中赋值的。
    N: Name="InputEmulator.net"
    P: Phys=
    S: Sysfs=/devices/virtual/input/input5
    U: Uniq=
    H: Handlers=sysrq rfkill kbd event5
    B: PROP=0
    B: EV=100003
    B: KEY=ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff... //支持的key类型的键值,每一bit表示一个。
    */
    err = input_proc_init();
    if (err)
        goto fail1;

    /*主设备号从13开始*/
    err = register_chrdev_region(MKDEV(INPUT_MAJOR, 0), INPUT_MAX_CHAR_DEVICES, "input");
    if (err) {
        pr_err("unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
        goto fail2;
    }

    return 0;

 fail2:
     input_proc_exit();
 fail1:
     class_unregister(&input_class);
    return err;
}
View Code

2.evdev.c注册和向App提供访问event节点的接口

evdev_init
    input_register_handler(&evdev_handler);
        /*
        两个全局链表input_handler_list和input_dev_list
        所有注册的input_handler结构都通过其node域挂接在input_handler_list上
        所有注册的input_dev结构都通过其node域挂接在input_dev_list上
        无论handler被注册还是device被注册,都会触发匹配,调用input_attach_handler
        */
        input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler) //input.c
            /*
            对handler的input_device_id数组中的每一项都进行比较,若其flag匹配上
            且input_dev的所有事件bit都是handler的input_device_id中指定的子集,
            才不执行return false。
            */
            input_match_device(handler, dev);

            /*
            匹配上后调用handler的connect()里面会注册input_handle,和/dev/input/eventX,这里分析的是evdev.c这个handler,因此就只看
            它的hander->connect()即evdev_connect().
            */
            handler->connect(handler, dev, id);
                /*创建一个input_handle,其d_node和h_node链表上分别挂载的是匹配的input_dev和input_handler*/
                input_register_handle(&evdev->handle); //evdev.c 注册一个input_handle,注意不是input_handler。
                /*
                创建设备节点/dev/input/eventX设备节点,其ops为evdev_fops,
                也就是说应用程序访问的event节点是这里创建的,ops为evdev_fops
                */
                cdev_init(&evdev->cdev, &evdev_fops);
                cdev_device_add(&evdev->cdev, &evdev->dev);

3.调用input_register_handler()注册handler的文件有:
evdev.c  input-leds.c  joydev.c  keyboard.c  kgdboc.c  mac_hid.c  mousedev.c  sysrq.c

4.事件上报:

input_report_key
    handler->events(handle, vals, count);
        evdev_events //evdev.c
            wake_up_interruptible(&evdev->wait); //上报事件并唤醒APP

5.App也可以向eventX设备节点写入数据,这会促使input_dev.event()被调用。

6.int bitmap_subset(const unsigned long *src1, const unsigned long *src2, unsigned int nbits)
功能: 判断src2是否是src1的子集,是返回1,不是返回0

 

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