- Android板级支持与硬件相关子系统
- 韩超等
- 2716字
- 2020-08-28 12:21:34
5.4 用户输入BSP的结构
移植Android的用户输入系统，主要的工作分成以下两个部分。
·输入（Input）驱动程序
·用户空间中动态配置的kl和kcm文件
Android用户输入部分的硬件适配层就是libui库中的EventHub，这部分是系统标准的部分。因此，在实现特定硬件平台的Android系统的时候，用户输入的硬件抽象层通常情况下不做改变。EventHub使用Linux标准的input设备作为输入设备，其中又以实用Event设备居多。在这种情况下，为了实现Android系统的输入，也必须使用Linux标准Input驱动程序作为标准的输入。
由于标准化程度比较高，实现用户输入系统，在用户空间一般不需要更改代码。唯一的情况是使用不同的kl和kcm文件，使用按键的布局和按键字符映射关系。
↘5.4.1 Input驱动程序
Input驱动程序是Linux输入设备的驱动程序，分成游戏杆（joystick）、鼠标（mouse和mice）和事件设备（Event queue）3种驱动程序。目前以事件驱动程序为主，作为通用的输入驱动，可以支持键盘、鼠标、触摸屏等多种输入设备。
Input驱动程序的主设备号是13，驱动程序的设备号分配如下所示。
·joystick游戏杆：0～31
·mouse鼠标：32～62
·mice鼠标：63
·事件（Event）设备：64～95
实际上，每一种Input设备占用5位，因此每种设备包含的个数是32个。
Event设备在用户空间大多使用read、ioctl、poll等文件系统的接口进行操作，read用于读取输入信息，ioctl用于获得和设置信息，poll调用可以进行用户空间的阻塞。当内核有按键等中断时，通过在中断中唤醒poll的内核实现，这样在用户空间的poll调用也可以返回。
Event设备在文件系统中的设备节点为：/dev/input/eventX。主设备号为13，次设备号递增生成，为64～95，各个具体的设备在misc、touchscreen、keyboard等目录中。
输入设备驱动程序的头文件：include/linux/input.h。
输入设备驱动程序的核心和Event代码分别是：drivers/input/input.c和drivers/input/evdev.c。Event输入驱动的架构如图5-3所示。
图5-3 Event设备驱动的架构
input.h中定义了input_dev结构，它表示Input驱动程序的各种信息，对于Event设备分为同步设备、键盘、相对设备（鼠标）、绝对设备（触摸屏）等。
input_dev中定义并归纳了各种设备的信息，例如按键、相对设备、绝对设备、杂项设备、LED、声音设备、强制反馈设备、开关设备等。
struct input_dev {
const char ＊name; // 设备名称
const char ＊phys; // 设备在系统的物理路径
const char ＊uniq; // 统一的ID
struct input_id id; // 设备ID
unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; // 事件
unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; // 按键
unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; // 相对设备
unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; // 绝对设备
unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; // 杂项设备
unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; // LED
unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; // 声音设备
unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)]; // 强制反馈设备
unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; // 开关设备
unsigned int keycodemax; // 按键码的最大值
unsigned int keycodesize; // 按键码的大小
void ＊keycode; // 按键码
int (＊setkeycode)(struct input_dev ＊dev, int scancode, int keycode);
int (＊getkeycode)(struct input_dev ＊dev, int scancode, int ＊keycode);
struct ff_device ＊ff;
unsigned int repeat_key;
struct timer_list timer;
int sync;
int abs[ABS_MAX + l];
int rep[REP_MAX + l];
unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];
unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];
unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];
unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
int absmax[ABS_MAX + l]; // 绝对设备相关内容
int absmin[ABS_MAX + l];
int absfuzz[ABS_MAX + l];
int absflat[ABS_MAX + l];
int (＊open)(struct input_dev ＊dev); // Input设备相关的操作的函数指针
void (＊close)(struct input_dev ＊dev);
int (＊flush)(struct input_dev ＊dev, struct file ＊file);
int (＊event)(struct input_dev ＊dev, unsigned int type,
unsigned int code, int value);
struct input_handle ＊grab;
spinlock_t event_lock;
struct mutex mutex;
unsigned int users;
int going_away;
struct device dev; // 表示设备的结构和链表
struct list_head h_list;
struct list_head node;
};
在具体的Event驱动程序的实现中，如果得到按键的事件，通常需要通过以下的接口向上进行通知，这些内容也在input.h中定义，如下所示：
void input_event(struct input_dev ＊dev, unsigned int type,
unsigned int code, int value);
void input_inject_event(struct input_handle ＊handle,
unsigned int type, unsigned int code, int value);
static inline void input_report_key(struct input_dev ＊dev,
unsigned int code, int value)
{ input_event(dev, EV_KEY, code, !!value); }
static inline void input_report_rel(struct input_dev ＊dev,
unsigned int code, int value)
{input_event(dev, EV_REL, code, value); }
static inline void input_report_abs(struct input_dev ＊dev,
unsigned int code, int value)
{input_event(dev, EV_ABS, code, value); }
static inline void input_report_ff_status(struct input_dev ＊dev,
unsigned int code, int value)
{input_event(dev, EV_FF_STATUS, code, value); }
static inline void input_report_switch(struct input_dev ＊dev,
unsigned int code, int value)
{input_event(dev, EV_SW, code, !!value); }
static inline void input_sync(struct input_dev ＊dev)
{input_event(dev, EV_SYN, SYN_REPORT, 0); }
对不同设备内容的报告均是通过input_event()函数来完成的，但使用了不同参数。
在手机系统中经常使用的键盘（keyboard）和小键盘（kaypad）属于按键设备EV_KEY，轨迹球属于相对设备EV_REL，触摸屏属于绝对设备EV_ABS。
关于按键数值的定义片段如下所示：
#define KEY_RESERVED 0
#define KEY_ESC l
#define KEY_l 2
#define KEY_2 3
#define KEY_0 ll
#define KEY_MINUS l2
#define KEY_EQUAL l3
#define KEY_BACKSPACE l4
#define KEY_TAB l5
#define KEY_Q l6
#define KEY_W l7
#define KEY_E l8
#define KEY_R l9
#define KEY_T 20
这里用整数标识各个按键，这种数值通常又被称为“扫描码”。
getevent命令可以对Event设备进行调试，执行命令行，所有使用Input设备的输入情况将打出信息。在Android的模拟器环境中，使用getevent的情况如下所示：
# getevent
add device l: /dev/input/event0
name: "qwerty2"
could not get driver version for /dev/input/mouse0, Not a typewriter
could not get driver version for /dev/input/mice, Not a typewriter
/dev/input/event0: 000l 00020000000l
/dev/input/event0: 000l 000200000000
点击数字按键1，出现了上面的信息，0002是按键的扫描码，00000001和00000000分别是按下和抬起的附加信息。最前面的0001实际上是输入设备的类型。
使用getevent()可以最直接地获得按键的扫描码，从硬件的源头确定底层输入设备传递上来的信息。
↘5.4.2 输入配置文件
Android输入系统在用户空间的内容，可以通过配置文件进行配置。
·kl（Keycode Layout）文件：后缀名为kl的配置文件。
·kcm（KeyCharacterMap）文件：后缀名为kcm的配置文件。
系统默认配置文件的路径为：sdk/emulator/keymaps/。
经过处理后，kl和kcm文件被分别放置在目标文件系统的/system/usr/keylayout/目录和/system/usr/keychars/目录中。kl文件将被直接复制到目标文件系统中；由于尺寸较大，kcm文件放置在目标文件系统之前，需要经过压缩处理。
kl和kcm的文件名的含义为<设备>.kl和<设备>.kcm。其中<设备>的含义是输入设备的设备名，对于某一个输入设备，如果具有相应设备名的kl或kcm文件，将优先使用；如果没有，将使用默认的配置文件。
1.kl：按键布局文件
kl文件将被直接放在目标系统的/system/usr/keylayout/目录中。Android默认提供的按键布局文件主要包括qwerty.kl。另一个按键布局文件AVRCP.kl用于多媒体的控制，ACRCP的含义为Audio/Video Remote Control Profile。
qwerty.kl为全键盘的布局文件，是系统中主要按键使用的布局文件，也是被默认使用的，其片段如下所示：
key 399 GRAVE
key 2 l
key 3 2
key 4 3
key 5 4
key 6 5
key 7 6
key 8 7
key 9 8
key l0 9
key ll 0
key l58 BACK WAKE_DROPPED
key 230 SOFT_RIGHT WAKE
key 60 SOFT_RIGHT WAKE
key l07 ENDCALL WAKE_DROPPED
key 62 ENDCALL WAKE_DROPPED
key 229 MENU WAKE_DROPPED
# 省略部分按键的对应内容
key l6 Q
key l7 W
key l8 E
key l9 R
key 20 T
key ll5 VOLUME_UP
key ll4 VOLUME_DOWN
在按键布局文件中，第1列为按键的扫描码，是一个整数值；第2列为按键的标签，是一个字符串，完成了按键信息的第1次转化，将整型的扫描码转换成字符串类型的按键标签。第3列表示按键的Flag，带有WAKE字符，表示这个按键可以唤醒系统。
扫描码来自驱动程序，显然，不同的扫描码可以对应一个按键标签。表示物理上的两个按键可以对应同一个功能按键。
例如，当驱动程序上传扫描码为158的时候，对应的标签为BACK，再经过第二次转换，根据KeycodeLabels.h的KEYCODES数组，其对应的按键码为4。
按键布局文件同时兼顾了input驱动程序的定义和Android中按键的定义。例如，Input驱动程序中定义的数字扫描码KEY_1的数值为2，这里2对应的按键标签为“1”；Input驱动程序中定义字母扫描码KEY_Q的数值为16，这里对应的按键标签为“Q”。然而各种Android设备中使用到的全键盘毕竟有不同之处，因此有一些按键与input驱动程序的定义没有对应关系。
2.kcm：按键字符映射文件
kcm表示按键字符的映射关系，主要功能是将整数类型按键码（keycode）转换成可以显示的字符。kcm文件将被makekcharmap工具转换成二进制的格式，放在目标系统的/system/usr/keychars/目录中。
qwerty.kcm是默认的按键字符映射文件，表示全键盘字符映射，其片段如下所示：
[type=QWERTY]
# keycode display number base caps fn caps_fn
A 'A' '2' 'a' 'A' '#' 0x00
B 'B' '2' 'b' 'B' '<' 0x00
C 'C' '2' 'c' 'C' '9' 0x00E7
D 'D' '3' 'd' 'D' '5' 0x00
E 'E' '3' 'e' 'E' '2' 0x030l
F 'F' '3' 'f' 'F' '6' 0x00A5
G 'G' '4' 'g' 'G' '-' '_'
H 'H' '4' 'h' 'H' '[' '{'
I 'I' '4' 'i' 'I' '$' 0x0302
J 'J' '5' 'j' 'J' ']' '}'
K 'K' '5' 'k' 'K' '"' '～'
L 'L' '5' 'l' 'L' ''' '`'
M 'M' '6' 'm' 'M' '!' 0x00
N 'N' '6' 'n' 'N' '>' 0x0303
第一列是转换之前的按键码，第二列之后分别表示转换成为的显示内容（display）、数字（number）等。这些转化的内容和KeyCharacterMap.h中定义的getDisplayLabel()、getNumber()等函数相对应。
这里的类型，除了QWERTY之外，还可以是Q14（单键多字符对应的键盘）、NUMERIC（12键的数字键盘）等。