08-输入设备驱动
12.2.2 输入设备驱动
输入设备（如按键、键盘、触摸屏、鼠标等）是典型的字符设备，其一般的工作机理是底层在按键、触摸等动作发送时产生一个中断（或驱动通过timer定时查询），然后CPU通过SPI、I2C或外部存储器总线读取键值、坐标等数据，放入一个缓冲区，字符设备驱动管理该缓冲区，而驱动的read()接口让用户可以读取键值、坐标等数据。
显然，在这些工作中，只是中断、读键值/坐标值是设备相关的，而输入事件的缓冲区管理以及字符设备驱动的file_operations接口则对输入设备是通用的。基于此，内核设计了输入子系统，由核心层处理公共的工作。Linux内核输入子系统的框架如图12.2所示。
输入核心提供了底层输入设备驱动程序所需的API，如分配/释放一个输入设备：
struct input_dev *input_allocate_device(void);
void input_free_device(struct input_dev *dev);
input_allocate_device()返回的是1个input_dev的结构体，此结构体用于表征1个输入设备。
注册/注销输入设备用的接口如下：
int __must_check input_register_device(struct input_dev *);
void input_unregister_device(struct input_dev *);
报告输入事件用的接口如下：
/ 报告指定type、code的输入事件 /
void input_event(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);
/ 报告键值 /
void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);
/ 报告相对坐标 /
void input_report_rel(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);
/ 报告绝对坐标 /
void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);
/ 报告同步事件 /
void input_sync(struct input_dev *dev);
而所有的输入事件，内核都用统一的数据结构来描述，这个数据结构是input_event，形如代码清单12.8。
代码清单12.8 input.event结构体
1 struct input_event {
2 struct timeval time;
3 __u16 type;
4 __u16 code;
5 __s32 value;
6 };
drivers/input/keyboard/gpio_keys.c基于input架构实现了一个通用的GPIO按键驱动。该驱动基于platform_driver架构，名为“gpio-keys”。它将硬件相关的信息（如使用的GPIO号，按下和抬起时的电平等）屏蔽在板文件platform_device的platform_data中，因此该驱动可应用于各个处理器，具有良好的跨平台性。代码清单12.9列出了该驱动的probe()函数。
代码清单12.9 GPIO按键驱动的probe()函数
1 static int __devinit gpio_keys_probe(struct platform_device *pdev)
2 {
3 struct gpio_keys_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data;
4 struct gpio_keys_drvdata *ddata;
5 struct input_dev *input;
6 int i, error;
7 int wakeup = 0;
8
9 ddata = kzalloc(sizeof(struct gpio_keys_drvdata) +
10 pdata->nbuttons * sizeof(struct gpio_button_data),
11 GFP_KERNEL);
12 input = input allocate device();
13 if (!ddata || !input) {
14 error = -ENOMEM;
15 goto fail1;
16 }
17
18 platform_set_drvdata(pdev, ddata);
19
20 input->name = pdev->name;
21 input->phys = "gpio-keys/input0";
22 input->dev.parent = &pdev->dev;
23
24 input->id.bustype = BUS_HOST;
25 input->id.vendor = 0x0001;
26 input->id.product = 0x0001;
27 input->id.version = 0x0100;
28
29 ddata->input = input;
30
31 for (i = 0; i < pdata->nbuttons; i++) {
32 struct gpio_keys_button *button = &pdata->buttons[i];
33 struct gpio_button_data *bdata = &ddata->data[i];
34 int irq;
35 unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
36
37 bdata->input = input;
38 bdata->button = button;
39 setup_timer(&bdata->timer,
40 gpio_check_button, (unsigned long)bdata);
41
42 ...
43 error = request_irq(irq, gpio_keys_isr,
44 IRQF_SAMPLE_RANDOM | IRQF_TRIGGER_RISING |
45 IRQF_TRIGGER_FALLING,
46 button->desc ? button->desc : "gpio_keys",
47 bdata);
48 if (error) {
49 ...
50 }
51
52 if (button->wakeup)
53 wakeup = 1;
54
55 input set capability(input, type, button->code);
56 }
57
58 error = input register device(input);
59 if (error) {
60 pr_err("gpio-keys: Unable to register input device, "
61 "error: %d\n", error);
62 goto fail2;
63 }
64
65 device_init_wakeup(&pdev->dev, wakeup);
66
67 return 0;
68 ...
69 }
上述代码的第12行分配了1个输入设备，第20～27行初始化了该input_dev的一些属性，第58行注册了这个输入设备。第31～56行则申请了此GPIO按键设备需要的中断号，并初始化了timer。第55行设置此输入设备可告知的事情。
在注册输入设备后，底层输入设备驱动的核心工作只剩下在按键、触摸等人为动作发生的时候，报告事件。代码清单12.10列出了GPIO按键中断发生时的事件报告代码。
代码清单12.10 GPIO按键中断发生时的事件报告
1 static void gpio_keys_report_event(struct gpio_button_data *bdata)
2 {
3 struct gpio_keys_button *button = bdata->button;
4 struct input_dev *input = bdata->input;
5 unsigned int type = button->type ?: EV_KEY;
6 int state = (gpio_get_value(button->gpio) ? 1 : 0) ^ button->active_low;
7
8 input_ event(input, type, button->code, !!state);
9 input_ sync(input);
10 }
11
12 static irqreturn_t gpio_keys_isr(int irq, void *dev_id)
13 {
14 struct gpio_button_data *bdata = dev_id;
15 struct gpio_keys_button *button = bdata->button;
16
17 BUG_ON(irq != gpio_to_irq(button->gpio));
18
19 if (button->debounce_interval)
20 mod_timer(&bdata->timer,
21 jiffies + msecs_to_jiffies(button->debounce_interval));
22 else
23 gpio_keys_report_event(bdata);
24
25 return IRQ_HANDLED;
26 }
第8行是报告键值，而第9行是1个同步事件，暗示前面报告的消息属于1个消息组。例如，用户在报告完X坐标后，又报告Y坐标，之后报告1个同步事件，应用程序即可知道前面报告的X、Y这两个事件属于1组，它会将两者联合起来形成1个（X,Y）的坐标。
代码清单12.8第2行获取platform_data，而platform_data实际上是定义GPIO按键硬件信息的数组，第31行的for循环工具这些信息申请GPIO并初始化中断，对于LDD6140电路板而言，这些信息如代码清单12.11。
代码清单12.11 LDD6410开发板GPIO按键的platform.data
1 static struct gpio_keys_button ldd6410_buttons[] = {
2 {
3 .gpio = S3C64XX_GPN(0),
4 .code = KEY_DOWN,
5 .desc = "Down",
6 .active_low = 1,
7 },
8 {
9 .gpio = S3C64XX_GPN(1),
10 .code = KEY_ENTER,
11 .desc = "Enter",
12 .active_low = 1,
13 .wakeup = 1,
14 },
15 {
16 .gpio = S3C64XX_GPN(2),
17 .code = KEY_HOME,
18 .desc = "Home",
19 .active_low = 1,
20 },
21 {
22 .gpio = S3C64XX_GPN(3),
23 .code = KEY_POWER,
24 .desc = "Power",
25 .active_low = 1,
26 .wakeup = 1,
27 },
28 {
29 .gpio = S3C64XX_GPN(4),
30 .code = KEY_TAB,
31 .desc = "Tab",
32 .active_low= 1,
33 },
34 {
35 .gpio = S3C64XX_GPN(5),
36 .code = KEY_MENU,
37 .desc = "Menu",
38 .active_low = 1,
39 },
40 };
41
42 static struct gpio_keys_platform_data ldd6410_button_data = {
43 .buttons = ldd6410_buttons,
44 .nbuttons = ARRAY_SIZE(ldd6410_buttons),
45 };
46
47 static struct platform_device ldd6410_device_button = {
48 .name = "gpio-keys",
49 .id = -1,
50 .dev = {
51 .platform_data = &ldd6410_button_data,
52 }
53 };