【简明易懂】谈谈Linux下的USB键盘驱动(linuxu键盘驱动)

Linux下的USB键盘驱动

随着现代计算机系统的发展，计算机的输入设备已经不再局限于传统的键盘和鼠标，而是出现了各种类型和品牌的输入设备，比如触摸屏、笔记本电脑内置键盘、蓝牙键盘、有线/无线静音键盘等等。Linux作为一种现代化的操作系统，自然也需要能够支持这些不同类型的输入设备，尤其是USB键盘，因为它被广泛应用在个人电脑、笔记本电脑和服务器上。

在Linux系统下，USB键盘是通过USB控制器和USB键盘驱动程序来实现的。USB控制器是一种硬件设备，它用于管理USB设备与计算机之间的数据传输。USB键盘驱动程序则是一种软件程序，它用于将USB键盘输入转化为计算机可以理解的信号，然后将这些信号发送给操作系统。

Linux系统下的USB键盘驱动主要分为两部分，分别是HID驱动和USB核心驱动。HID是“Human Interface Device”的缩写，它是一种USB设备的通用类别，用于管理各种类型的USB输入设备，包括键盘、鼠标、摇杆、游戏控制器等等。USB核心驱动则是用来管理USB设备和USB控制器的通用驱动程序。

当插入USB键盘时，Linux系统会自动识别这个设备，然后加载对应的驱动程序。USB键盘驱动程序接收来自USB控制器的数据报文，然后将它们转化为操作系统可以理解的键盘事件。操作系统通过事件通知机制接收这些键盘事件，然后进行相应的响应，比如显示字符、键盘映射、服务程序等等。

在Linux系统中，USB键盘的驱动程序位于“/dev/input/”目录下，以“eventX”命名。每个USB键盘驱动程序都有一个唯一的事件文件名，它由“event”和一个数字组成，数字表示这个事件文件对应的USB键盘驱动程序的编号。当操作系统接收到键盘事件时，它就会向相应的事件文件写入相应的事件信息。

在Linux系统下，USB键盘可以通过配置文件对键盘映射和键盘布局进行定制，以适应不同用户的需要。配置文件包括系统配置文件和用户配置文件，通常存储在“/etc/”和“~/.config/”目录下。系统配置文件包括键盘映射表和键盘布局表，它们定义了键盘按键与相应字符之间的映射关系。用户配置文件包括个人设置文件和应用程序设置文件，它们定义了用户自定义的键盘映射和键盘布局。

Linux系统下的USB键盘驱动程序是一种重要的输入设备驱动程序，它负责将USB键盘输入转化为操作系统可以理解的键盘事件，从而使操作系统能够正确识别、响应和处理键盘输入。同时，USB键盘驱动程序还支持键盘映射和键盘布局的定制，以满足不同用户的需求和偏好。

相关问题拓展阅读：

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• arm平台下linux驱动。。想制作一个键盘驱动，接口为iic，能够捕获iic值产生相应的键盘事件
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如何在Linux下模拟键盘输入 利用驱动

Linux概述 Linux是一个成熟而稳段慎定的网络操作系统。将Linux植入嵌入式设备具有众多的优点。首先，Linux的源代码是开放闹燃银的，任何人都可以获取并修改，用之开发自己的产品。其次，Lirmx是可以定制液宴的，其系统内核最小只有约134kB。

arm平台下linux驱动。。想制作一个键盘驱动，接口为iic，能够捕获iic值产生相应的键盘事件

IIC规范

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。IIC总线正搏产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。

2.IIC总线的特点

IIC总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的更大传输速率支持40个组件。IIC总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

2.IIC总线工作原理

2.2. 总线构成及信号类型

IIC总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，更高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，IIC总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。

CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分：

?地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；

?控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。

这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

IIC总线在传送数据过程有三种类型信号：

?开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。举链祥

?结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

?数据传输信号：在开始条件以后，时钟信号SCL的高电平周期期问，当数据线稳定时，数据线SDA的状态表示数据有效，即数据可以被读走，开始进行读操作。在时钟信号SCL的低电平周期期间，数据线上数据才允许改变。每位数据需要一个时钟脉冲。

?应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

目前有很多半导体集成电路上都集成了IIC接口。带有IIC接口的单片机有：CYGNAL的 C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外围器件如存储器、监控芯片等也提供IIC接口。

2.总线基本操作

IIC规程运用主/从双唤慎向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。 总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。

2.3.1 控制字节

在起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中高四位为器件类型识别符（不同的芯片类型有不同的定义，EEPROM一般应为1010），接着三位为片选，最后一位为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作。

2.3.2 写操作

写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写根据芯片的一次装载的字节不同有所不同。关于页面写的地址、应答和数据传送的时序。

2.3.3 读操作

读操作有三种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。图4给出的是顺序读的时序图。应当注意的是：最后一个读操作的第9个时钟周期不是“不关心”。为了结束读操作，主机必须在第9个周期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电平、然后发出停止条件。

2.3.4 总线仲裁

主机只能在总线空闲的时候启动传输。两个或多个主机可能在起始条件的最小持续内产生一个起始条件，结果在总线上产生一个规定的起始条件。

当SCL线是高电平时，仲裁在SDA线发生：这样，在其他主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出级，因为总线上的电平和它自己的电平不同。

仲裁可以持续多位。从地址位开始，同一个器件的话接着就是数据位（如果主机-发送器），或者比较相应位（如果主机-接收器）。IIC总线的地址和数据信息由赢得仲裁的主机决定，在这个过程中不会丢失信息。

仲裁不能在下面情况之间进行：

?重复起始条件和数据位；

?停止条件和数据位；

?重复起始条件和停止条件。

2.特性总结

?IIC肯定是2线的(不算地线)IIC协议确实很科学,比3/4线的SPI要好,当然线多通讯速率相对就快了

?IIC的原则是

l在SCL=1(高电平)时,SDA千万别忽悠!!!否则,SDA下跳则”判罚”为”起始信号S”,SDA上跳则”判罚”为”停止信号P”.

l在SCL=0(低电平)时,SDA随便忽悠!!!(可别忽悠过火到SCL跳高)

?每个字节后应该由对方回送一个应答信号ACK做为对方在线的标志.非应答信号一般在所有字节的最后一个字节后.一般要由双方协议签定.

?SCL必须由主机发送,否则天下大乱

?首字节是”片选信号”,即7位从机地址加1位方向(读写)控制.从机收到(听到)自己的地址才能发送应答信号(必须应答!!!)表示自己在线.其他地址的从机不允许忽悠!!!(当然群呼可以忽悠但只能听不许说话)

?读写是站在主机的立场上定义的.”读”是主机接收从机数据,”写”是主机发送数据给从机.

?重复位主要用于主机从发送模式到接收模式的转换”信号”,由于只有2线,所以收发转换肯定要比SPI复杂,因为SPI可用不同的边沿来收发数据,而IIC不行.

?在硬件IIC模块,特别是MCU/ARM/DSP等每个阶段都会得到一个准确的状态码,根据这个状态码可以很容易知道现在在什么状态和什么出错信息.

?位IIC总线可以挂接127个不同地址的IIC设备,0号”设备”作为群呼地址.10位IIC总线可以挂接更多的10位IIC设备.

原文 作者：putiancaijunyu

3.Linux下IIC驱动架构

Linux定义了系统的IIC驱动体系结构，在Linux系统中，IIC驱动由3部分组成，即IIC核心、IIC总线驱动和IIC设备驱动。这3部分相互协作，形成了非常通用、可适应性很强的IIC框架。

3.1.1 IIC核心

IIC 核心提供了IIC总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，IIC通信方法（即“algorithm”，笔者认为直译为“运算方法”并不合适，为免引起误解， 下文将直接使用“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。

在我们的Linux驱动的i2c文件夹下有algos，busses，chips三个文件夹，另外还有i2c-core.c和i2c-dev.c两个文件。

i2c-core.c文件实现了I2Ccore框架，是Linux内核用来维护和管理的I2C的核心部分，其中维护了两个静态的List，分别记录系统中的I2Cdriver结构和I2Cadapter结构。I2Ccore提供接口函数，允许一个I2Cadatper，I2Cdriver和I2Cclient初始化时在I2Ccore中进行注册，以及退出时进行注销。同时还提供了I2C总线读写访问的一般接口，主要应用在I2C设备驱动中。

3.1.2 IIC总线驱动

IIC总线驱动是对IIC硬件体系结构中适配器端的实现，适配器可由CPU控制，甚至直接集成在CPU内部。总线驱动的职责，是为系统中每个I2C总线增加相应的读写方法。但是总线驱动本身并不会进行任何的通讯，它只是存在那里，等待设备驱动调用其函数。

IIC总线驱动主要包含了IIC适配器数据结构i2c_adapter、IIC适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm和控制IIC适配器产生通信信号的函数。经由IIC总线驱动的代码，我们可以控制IIC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。

　Busses文件夹下的i2c-mpc.c文件实现了PowerPC下I2C总线适配器驱动，定义描述了具体的I2C总线适配器的i2c_adapter数据结构，实现比较底层的对I2C总线访问的具体方法。I2Cadapter 构造一个对I2Ccore层接口的数据结构，并通过接口函数向I2Ccore注册一个控制器。I2Cadapter主要实现对I2C总线访问的算法，iic_xfer() 函数就是I2Cadapter底层对I2C总线读写方法的实现。同时I2Cadpter 中还实现了对I2C控制器中断的处理函数。

3.1.3 IIC设备驱动

IIC设备驱动是对IIC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IIC适配器上，通过IIC适配器与CPU交换数据。设备驱动则是与挂在I2C总线上的具体的设备通讯的驱动。通过I2C总线驱动提供的函数，设备驱动可以忽略不同总线控制器的差异，不考虑其实现细节地与硬件设备通讯。

IIC设备驱动主要包含了数据结构i2c_driver和i2c_client，我们需要根据具体设备实现其中的成员函数。

i2c-dev.c文件中实现了I2Cdriver，提供了一个通用的I2C设备的驱动程序，实现了字符类型设备的访问接口，实现了对用户应用层的接口，提供用户程序访问I2C设备的接口，包括实现open，release，read，write以及最重要的ioctl等标准文件操作的接口函数。我们可以通过open函数打开 I2C的设备文件，通过ioctl函数设定要访问从设备的地址，然后就可以通过 read和write函数完成对I2C设备的读写操作。

通过I2Cdriver提供的通用方法可以访问任何一个I2C的设备，但是其中实现的read，write及ioctl等功能完全是基于一般设备的实现，所有的操作数据都是基于字节流，没有明确的格式和意义。为了更方便和有效地使用I2C设备，我们可以为一个具体的I2C设备开发特定的I2C设备驱动程序，在驱动中完成对特定的数据格式的解释以及实现一些专用的功能。

linux键盘和鼠标驱动有HAL层吗?

没有，这是windowsNT的技术，linux认为键盘和鼠标都属于同样的设备，不需要HAL的屏蔽

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