詳細解讀Linux的輸入子系統(tǒng)

1. 簡介

這時一組驅動的集合，它們可以用于所有的基于linux的輸入設備，雖然目前它只是用于USB輸入設備，將來（2.5、2.6版本）它們將會被擴展并替換掉現存的多數輸入系統(tǒng)，這就是為什么它們被放在drivers/input/目錄下，而不是drivers/usb/。

輸入設備驅動的核心是input模塊，它需要在其他輸入模塊之前被加載--它是輸入系統(tǒng)其它兩個模塊之間通訊的橋梁：

1.1 設備驅動（Device drivers）

這些模塊負責和實際的硬件打交道（例如通過USB），給input模塊提供相應的事件（按鍵，鼠標移動）

1.2 事件處理模塊（Event handlers）

這些模塊從input模塊獲得事件信息，并根據需要通過不同的接口傳遞這些事件--往kernel傳遞按鍵事件，或者通過模擬的PS/2接口給GPM和X傳遞鼠標移動事件，等等。

2. 一個簡單的例子

通常，對于大多數配置來說，系統(tǒng)有一個USB鼠標和一個USB鍵盤，你需要加載以下幾個模塊（或者把它們編譯到內核中）：

input

mousedev

keybdev

usbcore

uhci_hcdor ohci_hcd or ehci_hcd

usbhid

在這之后，USB鍵盤直接就可以工作了，USB鼠標會作為一個字符設備，主次設備號分別為13和63：

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 63 Mar 28 22:45 mice

你需要主動創(chuàng)建該鼠標設備節(jié)點，創(chuàng)建的命令如下：

cd/dev

mkdirinput

mknodinput/mice c 13 63

之后，你必須告訴GPM和XFree你要使用這個鼠標設備 - 對于GPM，應該象以下的指令：

gpm-t ps2 -m /dev/input/mice

對于X:

Section"Pointer"

Protocol???"ImPS/2"

Device?????"/dev/input/mice"

ZAxisMapping 4 5

EndSection

做完以上步驟以后，你就可以正常地使用USB鼠標和鍵盤了。

3. 詳細描述

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3.1 設備驅動（Device drivers）

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設備驅動模塊產生輸入事件，這些事件在沒有經過處理之前是沒有什么用處的，所以你需要用到3.2節(jié)的某些模塊。

3.1.1 usbhid

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usbhid可以說是最龐大和復雜的驅動了。它處理所有的HID設備，他之所以這么復雜和龐大，原因是設備類型種類繁多，USB HID的規(guī)格也相當不簡單。

目前，它處理USB鼠標，游戲控制桿，方向盤，鍵盤，軌跡球和數字化儀。

而且，USB也使用HID來實現監(jiān)視器控制，揚聲器控制，UPSs，LCDs等等很多外設。

監(jiān)視器和揚聲器控制比較容易添加到hid/input接口中，但是UPSs和LCDs就不是這么簡單，為此，設計了hiddev接口，詳細的信息請參考Documentation/hid/hiddev.txt。

usbhid模塊非常易于使用，它沒有任何參數，自動檢測插入的HID設備，是的，它能用合適的方式進行檢測。

不過，因為設備實在是太過于多樣性了，你可能遇到某些設備工作的不好。這時你可以在hid-core.c的開始加上#defineDEBUG，把syslog traces發(fā)給我。

3.1.2 usbmouse

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對于嵌入式系統(tǒng)，只為了使用鼠標功能而加入整個龐大的usbhid顯然不是一個好的選擇，這時可以只使用usbmouse驅動，它只處理usb鼠標。它使用了簡易的HIDBP協(xié)議。當然這要求你的鼠標必須也要支持這一簡易協(xié)議。最好，如果你沒有很強烈地理由，請使用usbhid。

3.1.3 usbkbd

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就像usbmouse一樣，這個模塊用簡易的HIDBP協(xié)議與鍵盤通信。它很小，但不支持任何額外的按鍵。沒有特別的原因時，也請使用usbhid。

3.1.4 wacom

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這是Wacom Graphire和Intuos tablets的驅動。它不是用于Wacom PenPartner，一個由HID驅動處理的設備。盡管Intuos 和Graphiretablets聲稱他們是HID tablets，但實際上不是，所以需要這個特別的驅動。

3.1.5 iforce

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用于I-Force游戲桿和滾輪的驅動，通過USB和RS232連接。現在它包含了ForceFeedback的支持，盡管Immersion公司認為該協(xié)議是商業(yè)機密而且沒有公開它的任何信息。

3.2 Event handlers

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Eventhandlers根據實際需要，把設備的事件分發(fā)到用戶空間或者內核中。

3.2.1 keybdev

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keybdev目前是一個不太好的駭客工具，它把輸入事件轉換為體系相關的鍵盤raw模式（x86中的Xlated AT Set2），然后傳遞給keyboard.c模塊中的handle_scancode函數。當體系的keybdev能產生rawmode時，它會工作得很好，其他體系也能添加進來。

正確地方法是直接把輸入事件傳遞到keyboard.c中，最好的是keyboard.c本身就是一個event handler。這一工作由下面提到的網頁提供了一個input patch來完成。

3.2.2 mousedev

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mousedev也是一個駭客工具，它使得那些需要使用鼠標的程序可以工作。它從鼠標或者數字化儀獲取事件，然后生成了一個PS/2類型（例如/dev/psaux）的鼠標設備來讓用戶空間的程序使用。理想的情況下，程序應該使用一個更加合理的接口，例如evdev。

上面提到的Mousedev設備在/dev/input中的呈現如下:

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 32 Mar 28 22:45 mouse0

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 33 Mar 29 00:41 mouse1

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 34 Mar 29 00:41 mouse2

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 35 Apr?1 10:50 mouse3

...

...

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 62 Apr?1 10:50 mouse30

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 63 Apr?1 10:50 mice

除了最后的'mice'，每個'mouse'設備被分配給單一的鼠標或者是數字化儀。最后的'mice'，這個單一的字符設備由所有的鼠標和數字化儀共享，就算沒有任何真正的鼠標連接進來，這個設備也依然存在。這一特性對USB鼠標的熱插拔功能很有用。這樣盡管沒有鼠標連接，程序依然可以打開該設備。

在XFree86中，內核的配置項：CONFIG_INPUT_MOUSEDEV_SCREEN_[XY]，指定了屏幕的像素。如果你想在X中使用數字化儀，這點是必要的，因為她的移動會被通過虛擬的PS/2鼠標發(fā)送到X中，這時需要計算正確地比例。如果你只是使用鼠標，這個配置值是沒有用處的。

依賴于程序希望讀取什么數據，Mousedev會生成PS/2, ImPS/2(Microsoft IntelliMouse) 或者

ExplorerPS/2 (IntelliMouse Explorer)協(xié)議格式的數據。你可以把GPM和X設置成這里的任一種。如果你想使用USB鼠標上的滾輪，你可以配置為ImPS/2，而當你希望使用額外的按鍵時，就使用ExplorerPS/2。

3.2.3 joydev

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Joydev實現了Linux joystick 的v0.x和v1.x版的api，有點類似之前內核使用的驅動：drivers/char/joystick/joystick.c。細節(jié)請進一步參考內核文檔：joystick-api.txt。一旦有joystick連接到系統(tǒng)中，我們可以通過/dev/input中的以下節(jié)點訪問它：

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,?? 0 Apr?1 10:50 js0

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,?? 1 Apr?1 10:50 js1

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,?? 2 Apr?1 10:50 js2

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,?? 3 Apr?1 10:50 js3

...

一直可以到：js31.

3.2.4 evdev

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evdev是一個通用的輸入事件接口，它把內核產生的事件，連同時間戳一起，直接傳遞到用戶空間的應用程序中。該接口的API還在不斷完善中，但現在已經可以使用它們。該接口我們會在下面的第5節(jié)說明。

GPM和X可以通過該方式來獲取鍵盤和鼠標的事件。無需內核特別支持，它就可以允許X對它進行多線程的訪問。事件編碼對所有平臺都是統(tǒng)一的并且是硬件無關的。

設備節(jié)點位于 /dev/input:

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 64 Apr?1 10:49 event0

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 65 Apr?1 10:50 event1

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 66 Apr?1 10:50 event2

crw-r--r--?? 1 root????root????? 13,? 67 Apr?1 10:50 event3

...

一直可以到：event31.

4. 驗證是否可以正常工作

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在鍵盤上敲幾個鍵就足以檢查USB鍵盤是否工作正常，也能檢查是否內核的驅動是否工作正常。

敲入命令："cat /dev/input/mouse0" (c, 13, 32)可以驗證鼠標是否被正確地枚舉，當你移動鼠標時，屏幕會顯示一些字符。

你可以用jstest工具來測試joystick是否正常工作，該工具在joystick包中（參見文檔：Documentation/input/joystick.txt）

可以使用evtest工具對event設備進行測試，該工具可以從LinuxConsole項目的CVS中獲取（見下面的URL）

5. Event interface

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如果你希望在你的任何應用中（X,gpm,svgalib ...）添加event設備的支持，我（vojtech@ucw.cz）非常樂意盡我所能提供幫助。這里我說明一下當前的進展狀況，雖然還在不斷地擴展中，但是基本的接口是不會改變而導致不兼容的問題：

你可以在/dev/input/eventX設備上使用阻塞，非阻塞的讀操作，也可以用select()操作。你會在一次讀取中返回一個完整的輸入事件，它的結構如下：

struct input_event {

structtimeval time;

unsignedshort type;

unsignedshort code;

unsignedint value;

};

'time'字段是時間戳，它返回時間發(fā)生時的時間。關于type字段，EV_REL代表返回的是相對移動值，EV_KEY代表的是按鍵按下或釋放，更多的類型定義可以參見：include/linux/input.h。

'code'字段是事件的編碼，例如可以是REL_X或KEY_BACKSPACE，你也可以從include/linux/input.h中得到完整的列表。

'value'字段是該事件攜帶的參數值?？梢允荅V_REL事件的相對變化量，EV_ABS事件的一個新的絕對值（joysticks...），對于EV_KEY事件，該值是0代表按鍵釋放，為1代表按鍵按下，為2代表自動重復。

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