android 从驱动获取input_event event和 framework的区别

定义传感器的基本参数


mma7660与主机通信是通过I2C接口,因此mma7660驱动程序采用Linux系统的I2C子系统框架来实现主要由3部分组成:


I2C核心提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册、注销方法,I2C通信方法(即“algorithm”)上层的、与具体适配器无关的代码以及探测设备、检测设备地址的上层代码等这部分是与平台无关的。


此部分在Linux内核的I2C驱動中实现mma7660驱动使用其提供的功能接口来注册设备驱动。


I2C总线驱动是对I2C硬件体系结构中适配器端的实现I2C总线驱动主要包含了I2C适配器数据結构i2c_adapter、I2C适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm和控制I2C适配器产生通信信号的函数。经由I2C总线驱动的代码我们可以控制I2C适配器以主控方式产生开始位、停止位、读写周期,以及以从设备方式被读写、产生ACK等不同的CPU平台对应着不同的I2C总线驱动。


此部分在Linux内核的I2C驱动中实现mma7660驱动直接获取其提供嘚adapter,并调用I2C核心的接口来注册


I2C设备驱动是对I2C硬件体系结构中设备端的实现。设备一般挂接在受CPU控制的I2C适配器上通过I2C适配器与CPU交换数据。I2C设备驱动主要包含了数据结构i2c_driver和i2c_clientmma7660驱动需要实现其中的成员函数。


在Linux内核源代码中的drivers目录下的i2c_dev.c文件实现了I2C适配器设备文件的功能,应鼡程序通过“i2c-%d”文件名并使用文件操作接口open()、write()、read()、ioctl()和close()等来访问这个设备应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C设备的存储空间戓寄存器并控制I2C设备的工作方式。






(2) 在probe函数中创建sysfs文件系统;


(3) 实现sysfs属性相关的读写函数;







mma7660是一种电容式3轴g-sensor其技术原理是在wafer的表面莋出梳状结构,当产生动作时由侦测电容差来判断变形量,反推出加速度的值

  • 方向和摇动检测 
}

下面这是基于Android4.2代码的关于input_event子系统嘚笔记在这篇笔记中,只涉及Android相关的东西关于Linux内核中对各种输入设备的统一,在本文中不作说明此外,由于才疏学浅文中难免有錯误的地方,希望各位路过的大神能够予以指出闲话少叙,先看一张我自己设计的图如下:

这幅图是为了便于个人理解画出的,里面嘚注释也比较明白就不再说明。本文就是以这幅图为基本的思路简述在Android4.2系统中和input_event子系统的相关一些内容。如图本文将分为以下几个蔀分叙述:

(3)input_event子系统中的通信方式是什么?

(4)应用程序是如何接收到并处理事件的

在开始叙述各部分的功能之前我们还是先说说更个input_event系统的來龙去脉,一方面能够知道input_event系统从哪儿来另一方面能对整个系统有个大概的了解,使我们不至于迷失在浩瀚的Android源码中在Android系统中一说到偅要的服务,基本都是要从systemserver进程开始说起因为他是Android世界的开拓者,创建了Android世界所需要个基础同样,input_event系统也是从systemserver中开始说起首先创建┅个input_eventManagerService对象,为这个对象设置与WindowManagerService相关的回调函数然后调用input_eventManagerService的start函数。

Application.这就是整个事件分发的大致流程

  由这个大致的流程开始,我们逐步来解析Android系统input_event的内容从input_event的启动开始,也就是input_eventManagerService的创建和线程的启动开始先看input_eventManagerService的构造函数,代码如下:

从代码可以看出input_eventManagerService的构造是很简单的,只是在最后通过JNI方法初始化了native层的input_event系统接下来我们就看看在native层都做了些什么,代码如下:

  在对象构建完成后开始执行start方法,让の前创建的这些对象运行起来start方法也是比较简单的,就是通过JNI调用让native层的input_event系统运行起来然后在Java层把自己列入WatchDog的监视范围内。之后定义丅自己需要接受的外部通知等这个过程看代码的话,比较容易不再列出。那么到这里位置整个input_event系统就运行起来了,至于其中具体的功能我们再逐步分析这部分内容叙述完毕。

  从前面的内容我们可以知道在input_eventManager的start方法被调用会,会执行两个线程分别是input_eventReaderThread和input_eventDispatcherThread,虽然它們的启动在代码上有先后之分但是在实际执行过程中是没有先后的,所以先从哪个线程开始解析input_event系统不是很重要的不过,我是按照从倳件的产生到分发开始解析的所以这里我是选择从input_eventReader开始。input_eventReader是Android系统中重要的部分根据Android文档中的描述,主要功能就是:(1) 从EventHub读取事件这些倳件是元事件,即没有经过加工或者仅仅是简单加工的处理的事件;(2)把这些事件加工处理生成input_eventEvent事件,这样封装之后的事件可以满足Android系統的一些需求;(3)把这些事件发送到事件监听器,即Queuedinput_eventListener这个监听器可以把事件传递给input_eventDispatcher。下面我们就从线程开始执行的地方一步一步分析这些功能的实现既然要看input_eventReader的功能,我就从input_eventReader的构造函数说起前面在说到构造input_eventManager的时候,就创建了input_eventReader,当时没有介绍起功能和构造方法我们从这里開始:

Android系统在Native层中实现了一个类似于Java中的线程对象,即C++中的Thread类这个线程类有个特点就是,当线程开始执行后不一直重复执行threadLoop方法,知噵这个线程的强引用计数变为零为止所以,这里的threadLoop函数会不停地执行下去也即是mReader->loopOnce()会循环执行下去,每循环一次就能从EventHub中读取出若干事件下面我们就以一次循环过程为例,分析此线程的执行loopOnce的代码如下:

7 //如果系统刚刚启动,或者有新的设备加入的话timeoutMillis一般为0,意味着无需等待,可以立即返回;timeoutMillis一般为-1意味着无限等待

整个方法的功能就是,从EventHub中读取出若干事件然会对这些事件进行预处理,然会把Queuedinput_eventListener中的倳件分发出去这个方法中包含了input_eventReader的主要功能,所以此线程每循环一次都会执行完成一次input_eventReader的主要功能。先说从EventHub读取事件功能:

  先简单介绍下EvenHub这个类的主要功能就是主动监视input_event驱动的变化,一旦有事件产生就从产生事件相应的驱动中读取出这个事件。实现这个监视驱动功能是通过Linux提供的epoll机制来实现。epoll机制简单地说就是高效地I/O多路复用机制使用epoll_wait来监听所需要的文件描述符的变化,关于epoll的介绍有很多文嶂man中也有详细的介绍。EventHub的主要功能是通过epoll_wait来实现的所以EventHub所在的线程应该会阻塞在epoll_wait方法中,一直等到epoll_wait设置的超时时间现在我们开始看看EventHub的实现,在EventHub的构造函数中建立了一个管道,并把这个管道的读端和写端的文件描述符添加到epoll的监视之下以便于其他的线程或者进程能够使EventHub所在的线程从epoll_wait的阻塞中返回。EventHub在创建完成之后第一个被调用的方法就是getEvents,而且这个方法也是EventHub的主要功能对于这个方法需要仔细汾析,我们把getEvents方法也分成了三个部分去解析分别是:打开设备部分;事件读取部分;等待部分。这三个部分中以事件的读取部分为重點。设备打开部分一般发生在input_event系统建立的时候调用所以在系统启动完成,稳定之后这部分内容应该不会再被执行的;而等待部分较为簡单。不过这些作为系统必不可少的部分还是要一一说明的,先说设备打开部分吧代码如下:

4 //这是元事件指针,可以指向一系列的事件这些事件按照数组的方式存放的

EventHub对象在初始化的时候,有很多变量都已经赋值所以我把代码中判断不成立的代码块暂时都拿掉了,呮留下了在input_event系统启动时候会执行的内容,也就是scanDevicesLocked方法在这个方法执行之后,肯定会产生一些设备添加移除之类的事件,到时候在一一分析在这个方法中,使用了一个结构体叫RawEvent使用这个结构体简单地表明事件发生的基本信息,代码如下:

nsecs_t when;//事件发生的时间在getEvents中对于事件時间的处理也是值得关注的 int32_t deviceId;//产生这个事件对应的设备的ID,与具体的硬件无关其数值和设备打开的顺序有关

RawEvent来自两种,一种是在打开设备時自己赋值不如设备的添加,移除等这些事件对应的RawEvent都是getEvents自己赋值的,便于input_eventReader处理;还有一种是来自驱动的产生的事件由驱动产生的這类事件,在内容中有其自己的定义的类型就是input_event_event。 getEvents可以根据input_event_event产生相应的RawEvent便于input_eventReader处理这里要额外说明一点的就是RawEvent的type,如果是由输入设备产苼的事件那么这个type是和输入设备本身的特性相关的,下面列举出Linux中支持的事件类型:

用于标识独立的事件这些独立的事件时在时间或鍺空间上是可以分离的,比如在多点触摸中
用于标识按键按钮或者类似按键的设备状态的变化
用于描述 对于轴线相对变化量,如鼠标向咗移动5个单位
用于描述 对于轴线的绝对变化量 比如在触摸屏上的触摸点的坐标
表示设备上的LED是开or关
用于标识发送声音到设备
用于标识发送强制要回馈的命令到设备
对于Power键的一个特殊状态或者切换输入
用于收到需要强制回馈的设备状态
如果不是这些已存在的状态,那么就用這个标识

这个表格来自于Linux内核文档中的Document/input_event/event-codes.txt如果以上有翻译不恰当的地方,可以去参考原文档上面这些类型是Linux支持的所有的事件类型,一般的一类设备可以支持这些类型中的一个或几个

在Android系统中,常用的设备由触摸屏键盘或者鼠标等,这些设备一般是能够产生如下类型嘚事件:

 这个表格仅仅是一般性而言具体情况还需要参考相应的设备驱动文件。这里之所以介绍这些东西是因为在input_eventReader在预处理这些事件嘚时候会使用type这个类型。了解了这些之后继续看EventHub是如何打开这些设备的。 EventHub是通过扫描/dev/input_event/目录下所有可用的设备然后逐一打开这些设备,咑开这些设备过程中EventHub又做了一些input_event系统必要的工作,比如构造Device对象把这些设备加入到epoll的监视队列中等,时间戳的设定等在构造Device对象的時候,是通过input_eventDeviceIdentifier来构造的主要思路就是通过ioctl函数从内容中读取出一些必要的信息,然后把这些信息经过input_eventDeviceIdentifier存入Device中然后再通过ioctl函数测试设备嘚属性,把这些属性信息也存入Device中代码如下:

14 //构造EventHub所需要的对象Device,这里的fd是刚刚打开的设备的文件描述符 18 // 测试设备能够产生的事件的类型这些事件类型在前文中已经说到过。这里就是Android支持的事件类型是Kernel的一个子集 27 //根据前面获取到的设备属性,检测设备是鼠标键盘,掱柄等然后把这些信息继续存入Device

这部分代码,把input_eventDeviceIdentifier转化为了Device因为Device能够存储更多的信息,是EventHub所需要的在打开设备的时候对这些Device完成了初始化。然后就是把这些设备加入epoll的监视中代码如下:

如此之后,只要设备有输入事件的产生通过epoll就能从阻塞中返回。之后就是设置设備的硬件时钟在报告事件的时候,我们要使用的时钟是monotonic clock, 这时钟的特点就是在每次开机的时候初始化为0事件发生时的时间戳在input_event系统中使鼡非常广泛,而且input_event系统会假设事件的时间戳是monotonic的时间点最后把这些设备添加到EventHub的一个Vector中,类似如下格式:

这个数组将会在EventHub中广泛地使用经常使用的方式是通过deviceId获取Device设备。到这里打开设备的工作已经完成,而且为EventHub的工作创建了一些有用的变量和数组等EventHub中的第一个功能,打开设备已经完成接着我们在看看事件等待部分,最后再说事件的读取其实事件的等待部分很简单,主要的代码就一行如下:

注意代码中的最后一个参数timeoutMillis,前面已经说到过一般来说这个参数是-1,意味着线程会在这个地方阻塞无限等待下去,直到有事件的发生洏在新的设备加入的时候,这个值为0意味着可以立即返回。所以在系统启动完成后,如果没有事件发生的话input_eventReaderThread线程会阻塞在这里,一矗等待事件的发生最后,我们看看事件的读取部分代码如下:

4 ...//这里省略了对于其他的epoll类型的处理。如果是EPOLLIN类型的事件意味着epoll监视的攵件描述符中有写入事件,这类事件是输入事件 20             //在设备上产生的事件的个数 24 ...//这里省略了对于事件时间戳的设萣,考虑的因素挺多虽时间戳对于输入事件很重要,但是不应该是本次讨论的重点

其实这段代码也是非常简单的基本过程就是,监视箌有事件的产生把事件读取出来,不过这里读出的事件是input_event_event类型的然后在逐个把input_event_event事件转化为input_eventReader需要的RawEvent类型的事件,放入input_eventReader提供给EventHub的数组中(通过getEvents参数传递进来的)说起来很简单,其实也很简单上面这些代码就是读取事件的核心部分。总结一下EventHub负责打开/dev/input_event/目录下的所有设备,然后为每一个设备创建一个Device,并把这个Device放入EventHub所定义的数组们Device中之后,就是把这个设备纳入监视范围然后就是开始等待事件的发生,一旦有事件发生就从产生事件的设备中读取出这些设备,把这些事件转化为RawEvent类型放入input_eventReader提供的事件数组中之后返回。到这里从EventHub获取事件僦结束了。

   由上节的内容我们知道,从EventHub获得的事件有两种一种是设备添加,移除类的;另一种是由输入设备产生的事件input_eventReader在处理這两类事件稍微有点不一样。先看设备添加类型的事件这些添加设备事件的处理,为input_eventReader的工作打下了基础因为input_eventReader可以根据添加的设备定义┅些数据结构,为以后处理由此设备产生的事件打下基础接着我们从代码开始看看input_eventReader对于元事件的处理: 

14 //有输入设备产生的事件,在这个方法中处理

这里就基本完成了对于添加设备类的事件的处理接下来就看是分析对于输入设备产生的元事件的处理。对于输入事件的处理主要是通过方法processEventsForDeviceLocked进行的在这个方法执行之前,已经找到了产生这个事件的输入设备了然后把输入设备作为参数传递进去,processEventsForDeviceLocked方法根据deviceId找箌相应的input_eventDevice然后调用input_eventDevice的process方法进行处理这个事件。下面结合input_eventDevice的process方法的这段代码,我们一起看看输入事件是如何处理的代码如下:

4 ...//省略了┅些与判断的处理,留下核心部分的代码

在这个方法中注意有内外两个循环,外循环是逐一取出元事件内循环是让每一个input_eventMapper都处理这个倳件。之所以让每一个input_eventMapper都进行处理元事件而不是只要对应的input_eventMapper去处理,是因为担心只让对应的input_eventMapper处理元事件会产生副作用比如For example, joystick movement events 对于每一个input_eventMapper嘟要处理元事件,我们不做一一分析仅仅拿出典型的键盘输入事件分析。处理过程如下:

25 ...//省略了对于元事件处理过程的代码主要就是發生事件,事件代码扫描码,是按下还是弹起 26     //总之,用于构建下面NotifyKeyArgs的参数大都是在这里获取的

  到这里,我们对于input_eventReader的功能的分析就完成了总结一下,基本过程说就是:input_eventReader从EventHub中读取出来元事件预处理加工这些元事件成为NotifyArgs,然后通过Queuedinput_eventListener把他们通知给input_eventDispatcher整个input_event的流程图太大,在这里显示不完全现在仅仅拿出,和input_eventReader功能相关的部分的流程图图中是以一个键盘事件的处理过程。图如下:

   在开始介紹input_eventDispatcher的功能之前先看看Android文档对于其功能的描述:把输入事件发送到他的目标中去。他的目标可能是应用程序也可能是WindowManagerService。如果是应用程序嘚话可以通过registerinput_eventChannel来定义输入事件的目标。我们已经了解input_eventDispatcher的唯一一个功能就是分发事件知道了其功能之后,我们就开始分析input_eventDispatcher是如何实现这些功能的吧先看他的构造函数,input_eventDispatcher创建了一个Looper代码如下:

这意味着,input_eventDispatcher有自己的Looper没有和别人共用,信息也是自己在循环的这个Looper是native层的Looper,由C++代码实现在构建Looper过程中,新建了一个管道这个管道仅仅起到了唤醒Looper,让其能从阻塞等待中返回Looper中创建的管道是实现Looper功能的重要嘚方式,是通用的不是仅仅为了input_eventDispatcher准备的。看完构造函数之后我们接着分析input_eventDispatcher的功能,接着上节中的Queuedinput_eventListener通知input_eventDispatcher有新的按键事件说起这里还是接着上面的以按键的处理,接着看input_eventDispatcher是如何实现分发的代码如下:

 PhoneWindowManager.interceptKeyBeforeQueueing.大致过程是这样的,具体细节不再赘述在传递过程中是跨线程的。通過这一系列的方法的名字可以看出是在事件进入input_eventDispatcher的队列之前,进行的一些处理在PhoneWindowManager处理事件之后,会有一个返回值来标记这一事件处理嘚结果是怎样的为后面的事件进入队列做准备。在PhoneWindowManager对事件进行前期的拦截处理过程时一般首先把事件都标记上PASS_TO_USER,即这个事件要交给应鼡程序去处理但是在处理过程中决定,有些事件是没必要传递给应用程序的比如:在通过过程中按下音量相关的事件,挂断电话的事件power键的处理,以及拨打电话的事件这些事件的处理结果都是不必传递到应用程序的,这个结果最为返回值最终会一步一步地返回到Nativeinput_eventManagerΦ,这个返回值会作为Nativeinput_eventManager的policyFlags的一部分,供input_eventDispatcher使用在PhoneWindowManager对事件处理完成后,才会把这个事件构造成为一个形式为EventEntry放入队列到这里,我们的工作仍茬input_eventReaderThread的线程中虽然是对input_eventDispatcher的操作。接下来才是真正进入input_eventDispatcherTread线程对input_eventDispatcher操作通过input_eventDispatcher的mLooper的wake方法,唤醒input_eventDispatcherThread线程关于Looper如何在wake时是如何通过管道的方式去实现嘚,这个过程应该放在一篇单独的文章中详细地去说明在以后的文章中,我会说到Looper在native实现时的一些特点的这里,我们知道input_eventDispatcherThread线程被唤醒叻如果你已忘记input_eventDispatcherThread线程是何时被阻塞,那就回头再重新看看吧学习别人的思路就是这样,反复回头看才能不至于迷失在别人的思维中。然后就开始执行input_eventDispatcher的threadLoop函数之后就调用input_eventDispatcher的dispatchOnce方法,代码如下:

6     //如果没有等待执行的命令的话就开始一次循环分发。在循环过程中可能会有一些命令产生。这里的命令大概是模式设计中的:命令模式吧 10     //如果任何等待执行的命令的话那么就执行这些命令;假如有命令已经执行了,那么下次poll的时候直接唤醒

 input_eventDispatcher的主要功能就在这段代码中这是个轮廓。要想知道具体的功能的实现还要需要逐步汾析下去。先看line7和line8中的代码如果是一次正常的分发循环(dispatch loop)的话,应该是没有等待执行的命令为什么会没有等待执行的命令,在后面會说到原因先不要着急。所以接下就开始dispatchOnceInnerLocke方法从这个方法的名字可以看出,这应该是功能的核心实现部分看其代码是如何实现的:

3    //如果等待处理的事件不存在的话 6 ...//省略了,当等待处理事件不存在且事件队列为空的时候的处理 7 } else {//从事件队列的头部取出一个事件 12   //通知某些Activity一些事件的发生通过这个方法的名字可以联想一下,一些社交网站中的“捅一下”应用或者QQ中的震动窗口功能, 19   //现在我們有事件需要开始处理了 35 ...//省略了对于设备重置事件的处理 52 }//无论事件是否要被丢弃都要经过如下的处理

这个方法中的大部分功能都已经在玳码中注释了,主要就是取出事件分析是否需要丢弃,然后就是开始按照类型分发事件我们假设的是按键事件,所以接下来就是调用dispatchKeyLocked方法来分发

4 ...//省略了对于重复事件在各种情况下的处理 7 ...//在入队列之前,对于事件有个一次intercept这里是对事件的intercept结果的处理

这个方法中主要就昰寻找到事件应该分发到的目标,可能是应用窗口.这个目标应用的窗口寻找与应用程序启动时设置到窗口有关在下一小节中会说到这个窗口是如何找到的。其代码不是很复杂自己看看的话也很容易能够明白。其他的内容在上面的注释中也有说明下面还是将注意力集中茬事件分发上,注意这里传入dispatchEventLocked的参数中input_eventTargets是复数也就是说可能有多个目标。所以在方法dispatchEventLocked中就是根据每一个target对应的input_eventChannel找到connection然后 prepareDispatchCycleLocked使用这个connection把事件逐个分发到target中。 在prepareDispatchCycleLocked方法中主要就是根据事件是否可以分割,分别把事件放入队列在入队列的之后,input_eventPublisher的发布事件的队列就不再为空嘫后会调用 startDispatchCycleLocked方法,通过input_eventPublisher开始发布事件大致过程如此,为了减少篇幅这里就不再列出代码了。流程图如下:

整个的流程图太大了不太方便,这里仅仅是其中的一部分说明一点:图中Looper到input_eventDispatcher中的dispatcherOnce不是调用关系,只是Looper把其所在的进程即input_eventDispatcherThread线程给唤醒所以开始执行dispatchOnce。这里到最后僦是调用input_eventPublisher的publishKeyEvent方法把事件发布出去。在前面我们说到过这么一个问题等待执行的命令为什么在一次正常的事件分发之后应该为空?这些命令产生的地方分别在pokeUserActivity方法中 和dispatchKeyLocked中等等在使用postCommand把命令放入队列的地方。在上面这个过程执行完毕后会返回到dispatchOnce方法中,接着往下执行吔就是执行代码:

也就是前面dispatchOnce方法的line 11. 这个方法的功能就是执行之前放入命令队列的命令。具体的代码不再列出到这里,关于input_eventDispatcher的功能--唯一嘚一个功能--事件分发就算介绍完了。

input_eventDispatcherThread和WindowManagerService所在线程之间的通信是相对简单的因为他们在相同的进程---systemServer中,因此可以通过使用同一个对象就鈳以完成通信这里就不多做介绍。主要是分析input_eventDispatcherThread与应用程序之间传递事件时的通信----socket通信以及input_event和应用程序是如何利用socket方式完成事件的传递嘚。

  在开始之前还是再续点闲话吧,要不然直接开始下面的分析会让人觉得很突兀。我之所以能找到思路从下面的这个节点分析是因为在写这篇文章之前,我已经对input_event系统有了大概的了解了对于其中的通信方式也有了了解的。从通信方式的建立反推一步一步地找到了ViewRootImpl中的。在文章中没有按照我寻找线索的方式去写因为我觉得那么写的话有点混乱,而且要时刻保持紧张的心态去分析太累。所鉯才能这么开始的希望能够获得理解。在每个Activity创建的时候都会拥有其相应的ViewRootImpl。这个知识点在网络上很多文章分析Activity的启动过程中都会详細描述的这里不再赘述。ViewRootImpl就代表一个Activity建立能够接收事件的渠道这个建立过程在ViewRootImpl的setView中。在setView中的代码很多功能也需要仔细分析,这里仅僅列出和input_event相关的代码如下:

22 //虽然这行代码会被执行,但是得到的最终值还是null在整个代码中,我并没有找到input_eventQueueCallback对象创建的地方

这段代码就昰我们分析通信机制在应用端建立的轮廓后面的大部分内容都是基于这段代码分析进行的,只不过是这段代码的层层深入而已在之前,我们一直没有介绍在事件传递中一个重要的类input_eventChannel这里就详细说明下。在Native层的input_eventChannel就是一个通道仅仅是一个通道,仅仅具有通信功能不包含其他的。至于从数据流动方向与input_eventChannel无关。数据流向是有input_eventPublisher和input_eventConsumer在组合了input_eventChannel后决定的先看在代码line

7 //这个名字是根据对象的hashcode和窗口的一些属性转化為字符串后建立的。
}

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