Android 虚拟按键驱动实现

最近将Android touchscreen virtualkey驱动，向上层report keyvalue 改成 向上层report X,Y的坐标值。对sysfs文件系统进行了一番研究。

virtualkey 是基于sysfs文件系统实现的。上层要想访问到virtualkey，必须在sys下面实现这样的文件结点：

/sys/board_properties/virtualkeys.{deviceName}

 

virtualkey的实现方式为什么必须基于sysfs文件结点，这个是由上层的调用决定的。

在frameworks层，InputManger.java这个函数里定义了上层是怎么访问virtualkey的。

public VirtualKeyDefinition[] getVirtualKeyDefinitions(String deviceName) {
            ArrayList<VirtualKeyDefinition> keys = new ArrayList<VirtualKeyDefinition>();
            
            try {
                FileInputStream fis = new FileInputStream(
                        "/sys/board_properties/virtualkeys." + deviceName);
    /*....*/
                }
     /*....*/
}

所以，要实现sys文件结点有2个函数

int sysfs_create_files(struct kobject *kobj, const struct attribute **ptr)；

int sysfs_create_group(struct kobject *kobj, const struct attribute_group *grp)；

这里我们使用的是

int sysfs_create_group(struct kobject *kobj, const struct attribute_group *grp)；

因为这个函数在kobject对应的目录里，还可以创建子目录:virtualkeys.{deviceName}，Linux内核里是用attribute_group来实现子目录.

第一个参数是struct kobject *kobj，Kobject在Linux内核里的定义如下：

struct kobject {
    const char        * k_name;
    char            name[KOBJ_NAME_LEN];
    struct kref        kref;
    struct list_head    entry;
    struct kobject        * parent;
    struct kset        * kset;
    struct kobj_type    * ktype;
    struct dentry        * dentry;
    wait_queue_head_t    poll;
};

一个kobject对应sysfs里的一个目录，而目录下的文件就是由sysfs_ops和attribute来实现的，其中，attribute定义了kobject的属性，在sysfs里对应一个文件，sysfs_ops用来定义读写这个文件的方法。

基于此理解，所以board_properties目录，就定义为kobject：

struct kobject *properties_kobj;
    
properties_kobj = kobject_create_and_add("board_properties", NULL);

 这样就实现了sys/board_properties目录.

因为目录下的文件是由sysfs_ops和attribute来实现的，所以目录下的文件virtualkeys.{deviceName}将定义成attribute，那么对attribute的fops怎么定义呢？

fops是定义了对以“virtualkeys.{deviceName}”为name的attribute的操作函数。 在内核的定义中，attribute 的fops就是对应每个attribute自己的show/store函数.

内核定义了一个kobj_attribute 的结构体。

struct kobj_attribute {
    struct attribute attr;
    ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
            char *buf);
    ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
             const char *buf, size_t count);
};

这样，每一个attribute就会有各自属于自己的show/store函数，这样就极大的提高了灵活性。

可是，sysfs是通过kobject里的kobj_type->sysfs_ops来读写attribute的，那如果要利用kobj_attribute中的show/store来读写attribute的话，就必须在kobj_type->sysfs_ops里指定。

 kobj_attribute是内核提供给我们的一种更加灵活的处理attribute的方式。只有当我们使用kobject_create来创建kobject时，使用kobj_attribute才比较方便。

而在此处，由上面的代码可知，我们在定义

int sysfs_create_group(struct kobject *kobj, const struct attribute_group *grp)；

这个函数的第一个参数kobject时正是使用了

struct kobject *kobject_create_and_add(const char *name, struct kobject *parent)

来创建kobject，所以我们在此处使用kobj_attribute会很方便。

所以在此处我们对kobj_attribute的定义是：

static struct kobj_attribute virtual_keys_attr = {
    .attr = {
        .name = "virtualkeys.{deviceName}",    //这里的devicename一定要与设备的devicename一致，否则访问不到touchscreen的virtualkey
        .mode = S_IRUGO,
    },
    .show = &virtual_keys_show,　　//相当于read操作
};

show相当于read操作，store相当于write操作。

这里我们并没有定义store操作，上层只要read virtualkey的X，Y坐标值就可以了。不需要write操作。

同时一个kobject可能会对应多个attribute，所以同时定义了一个attribute的数组，来管理attribute。

struct attribute {
    const char        * name;
    struct module     * owner;
    mode_t            mode;
};

struct attribute_group {
    const char        * name;
    struct attribute    ** attrs;
};

static struct attribute *properties_attrs[] = {
        &virtual_keys_attr.attr,
        NULL
}; //properties_attrs的最后一项一定要赋为NULL，否则会造成内核oops。

static struct attribute_group properties_attr_group = {
    .attrs = properties_attrs,
};

这样函数

int sysfs_create_group(struct kobject *kobj, const struct attribute_group *grp)；

的2个参数就全部定义好了，可以在驱动的probe函数里调用virtualkey init类的函数就可以了。

下面是完整的代码(以FT5X0X的touchscreen为例)：

#define FT5X0X_KEY_HOME    102
#define FT5X0X_KEY_MENU    139
#define FT5X0X_KEY_BACK    158
#define FT5X0X_KEY_SEARCH  217


static ssize_t virtual_keys_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
    return sprintf(buf,
    __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_HOME) ":0:849:120:40"
     ":" __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_MENU) ":160:849:120:40"
     ":" __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_BACK) ":300:849:120:40"
     ":" __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_SEARCH) ":450:849:120:40"
     "\n");
}

static struct kobj_attribute virtual_keys_attr = {
    .attr = {
        .name = "virtualkeys.ft5x0x_ts",    //FT5X0X_NAME 一定要与触摸屏设备名称一致，不然会找不到指定的sys文件
        .mode = S_IRUGO,
    },
    .show = &virtual_keys_show,
};


static struct attribute *properties_attrs[] = {
        &virtual_keys_attr.attr,
        NULL
};

static struct attribute_group properties_attr_group = {
    .attrs = properties_attrs,
};

static void ft5x0x_ts_virtual_keys_init(void)
{
    int ret;
    struct kobject *properties_kobj;
    
    properties_kobj = kobject_create_and_add("board_properties", NULL);
    if (properties_kobj)
        ret = sysfs_create_group(properties_kobj,  &properties_attr_group);
    if (!properties_kobj || ret)
        pr_err("failed to create board_properties\n");    
}

static int ft5x0x_ts_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    /*...*/

    ft5206_ts_virtual_keys_init();
　
　　/*...*/

    set_bit(KEY_HOME,  input_dev->keybit);
    set_bit(KEY_MENU,  input_dev->keybit);
    set_bit(KEY_BACK,  input_dev->keybit);
    set_bit(KEY_SEARCH,  input_dev->keybit);//这里我把4个virtualkey的位图初始化设置了一下，开始这里忘了，其它地方都正确，4个virtualkey还是没效果

    /*...*/
}

每一个虚拟按键有六个参数：

0x01: A version code. Must always be 0x01.
<Linux key code>: The Linux key code of the virtual key.
<centerX>: The X pixel coordinate of the center of the virtual key.
<centerY>: The Y pixel coordinate of the center of the virtual key.
<width>: The width of the virtual key in pixels.
<height>: The height of the virtual key in pixels.

#define FT5X0X_KEY_HOME    102
#define FT5X0X_KEY_MENU    139
#define FT5X0X_KEY_BACK    158
#define FT5X0X_KEY_SEARCH  217 //定义key code

    __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_HOME) ":0:849:120:40"
     ":" __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_MENU) ":160:849:120:40"
     ":" __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_BACK) ":300:849:120:40"
     ":" __stringify(EV_KEY) ":" __stringify(FT5X0X_KEY_SEARCH) ":450:849:120:40" //定义X，Y，width，height

下面还要配置 /system/usr/keylayout .kl文件和.kcm文件

如果没有指定，Android会自动android系统会自动选择默认的\android\sdk\emulator\keymaps\目录下的qwerty.kl和qwerty.kcm文件。

 这个就是利用了 android 系统默认的 qwerty.kl 映射表。如果需要自己建立“驱动名称.kl”文件,则可以按照 qwerty.kl

文件的样式自己建立,把“驱动名称.kl”文件放放置在 android 文件系统中/system/usr/keylayout 目录下即可。如果想要android 源码编译过程中将“驱动名称.kl”编译到文件系统中,则只需将文件放置到 android 源码
/vender/sec/sec_proprietary/utc100/keychars 目录中,并修改该目录下的 Android.mk 文件。

这是Android 系统对底层按键的处理方法

Android 按键的处理是由 Window Manager 负责,主要的键值映射转换实现是在 android 源代码

frameworks/base/libs/ui/EventHub.cpp 此文件处理来自底层的所有输入事件,并根据来源对事件进行分类处理,

对于按键事件处理过程如下:
a)记录驱动名称(例如上面的驱动程序的驱动名称为ft5x0x_ts)
b)获取环境变量 ANDROID_ROOT 为系统路径(默认是/system,在 android 源代码 system/core/rootdir/init.rc 文件中)
c)查找路径为“system/usr/keylayout/ft5x0x_ts.kl”的按键映射文件,如果该文件(“ft5x0x_ts.kl”)不存在,则默认用路径为“系统路径/usr/keylayout/qwerty.kl”文件中的键值映射表。

这样关于virtualkey的底层驱动就实现了。同时基于此驱动，按4个virtualkey时，如果硬件上实现了马达，并且上层有实现按键振动功能，就会有振动产生。