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android用户输入系统详细说明

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发布时间：2019-05-25

本文共 8114 字，大约阅读时间需要 27 分钟。

一：用户空间的处理

1．处理的内容和流程

触摸屏和轨迹球上报的是坐标、按下、抬起等信息，信息量比较少。按键处理的过程稍微复杂，从驱动程序到Android的Java层受到的信息，键表示方式经过了两次转化，如图8-4所示。

图8-4 Android按键输入的两次转化

键扫描码Scancode是由Linux的Input驱动框架定义的整数类型。键扫描码Scancode经过一次转化后，形成按键的标签KeycodeLabel，是一个字符串的表示形式。按键的标签KeycodeLabel经过转换后，再次形成整数型的按键码keycode。在Android应用程序层，主要使用按键码keycode来区分。

在本地框架层libui的头文件中KeycodeLabels.h，按键码为整数值的格式，其定义KeyCode（枚举值）如下所示：

1. typedef enum KeyCode {

2. kKeyCodeUnknown = 0,

3. kKeyCodeSoftLeft = 1,

4. kKeyCodeSoftRight = 2,

5. kKeyCodeHome = 3,

6. kKeyCodeBack = 4,

7. // ...... 省略中间按键码

8. } KeyCode;

进而在定义了KeycodeLabels.h中定义了从字符串到整数的映射关系，数组KEYCODES，定义如下所示：

1. static const KeycodeLabel KEYCODES[] = { // {字符串，整数}

2. { "SOFT_LEFT", 1 },

3. { "SOFT_RIGHT", 2 },

4. { "HOME", 3 },

5. { "BACK", 4 },

6. { "CALL", 5 },

7. { "ENDCALL", 6 },

8. { "0", 7 }, // ...... 数字按键

9. { "1", 8 },

10. { "2", 9 },

11. { "3", 10 },

12. { "4", 11 },

13. { "5", 12 },

14. { "6", 13 },

15. { "7", 14 },

16. { "8", 15 },

17. { "9", 16 },

18. { "STAR", 17 },

19. // ...... 省略中间按键映射

20. { "MENU", 82 },

21. // ...... 省略中间按键映射

22. { NULL, 0 }

23. };

数组KEYCODES表示的映射关系，左列的内容即表示按键标签KeyCodeLabel，右列的内容为按键码KeyCode（与KeyCode的数值对应）。实际上，在按键信息第二次转化的时候就是将字符串类型KeyCodeLabel转化成整数的KeyCode。

KeycodeLabel的Flags的定义如下所示：

1. static const KeycodeLabel FLAGS[] = {

2. { "WAKE", 0x00000001 }, // 可以唤醒睡眠，并通知应用层

3. { "WAKE_DROPPED", 0x00000002 }, // 可以唤醒睡眠，不通知应用层

4. { "SHIFT", 0x00000004 }, // 自动附加SHIFT

5. { "CAPS_LOCK", 0x00000008 }, // 自动附加CAPS_LOCK

6. { "ALT", 0x00000010 }, // 自动附加ALT

7. { "ALT_GR", 0x00000020 },

8. { "MENU", 0x00000040 },

9. { "LAUNCHER", 0x00000080 },

10. { NULL, 0 }

11. };

KeycodeLabel表示按键的附属标识。

提示：frameworks/base/core/Java/android/view/KeyEvent.Java中定义了类android.view. KeyEvent类，其中定义整数类型的数值与KeycodeLabels.h中定义的KeyCode枚举值是对应的。

在本地框架层libui的头文件中KeyCharacterMap.h，定义了按键的字符映射关系，KeyCharacterMap类的定义如下所示：

1. class KeyCharacterMap

2. {

3. public:

4. ~KeyCharacterMap();

5. unsigned short get(int keycode, int meta);

6. unsigned short getNumber(int keycode);

7. unsigned short getMatch(int keycode, const unsigned short* chars,

8. int charsize, uint32_t modifiers);

9. unsigned short getDisplayLabel(int keycode);

10. bool getKeyData(int keycode, unsigned short *displayLabel,

11. unsigned short *number, unsigned short* results);

12. inline unsigned int getKeyboardType() { return m_type; }

13. bool getEvents(uint16_t* chars, size_t len,

14. Vector<int32_t>* keys, Vector<uint32_t>* modifiers);

15. static KeyCharacterMap* load(int id);

16. enum {

17. NUMERIC = 1,

18. Q14 = 2,

19. QWERTY = 3 // or AZERTY or whatever

20. };

21. }

KeyCharacterMap用于将按键的码映射为文本可识别的字符串（例如，显示的标签等）。KeyCharacterMap是一个辅助的功能：由于按键码只是一个与UI无关整数，通常用程序对其进行捕获处理，然而如果将按键事件转换为用户可见的内容，就需要经过这个层次的转换了。

KeyCharacterMap需要从本地层传送到Java层，JNI的代码路径如下所示：

frameworks/base/core/jni/android_text_KeyCharacterMap.cpp

KeyCharacterMap Java框架层次的代码如下所示：

frameworks/base/core/Java/android/view/KeyCharacterMap.Java

android.view.KeyCharacterMap类是Android平台的API可以在应用程序中使用这个类。

android.text.method中有各种Linstener，可以之间监听KeyCharacterMap相关的信息。DigitsKeyListener NumberKeyListener TextKeyListener。

以上关于按键码和按键字符映射的内容是在代码中实现的内容，还需要配合动态的配置文件来使用。在实现Android系统的时候，有可能需要更改这两种文件。

动态的配置文件包括：

KL（Keycode Layout）：后缀名为kl的配置文件

KCM（KeyCharacterMap）：后缀名为kcm的配置文件

Donut及其之前配置文件的路径为：

development/emulator/keymaps/

Eclair及其之后配置文件的路径为：

sdk/emulator/keymaps/

这些配置文件经过系统生成后，将被放置在目标文件系统的/system/usr/keylayout/目录或者/system/usr/keychars/目录中。

提示：kl文件将被直接复职到目标文件系统中；由于尺寸较大，kcm文件放置在目标文件系统中之前，需要经过压缩处理。KeyLayoutMap.cpp负责解析处理kl文件，KeyCharacterMap.cpp负责解析kcm文件。

2．kl：按键布局文件

Android默认提供的按键布局文件主要包括qwerty.kl和AVRCP.kl。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；AVRCP.kl用于多媒体的控制，ACRCP的含义为Audio/Video Remote Control Profile。

qwerty.kl文件的片断如下所示：

1. key 399 GRAVE

2. key 2 1

3. key 3 2

4. key 4 3

5. key 5 4

6. key 6 5

7. key 7 6

8. key 8 7

9. key 10 9

10. key 11 0

11. key 158 BACK WAKE_DROPPED

12. key 230 SOFT_RIGHT WAKE

13. key 60 SOFT_RIGHT WAKE

14. key 107 ENDCALL WAKE_DROPPED

15. key 62 ENDCALL WAKE_DROPPED

16. key 229 MENU WAKE_DROPPED

17. # 省略部分按键的对应内容

18. key 16 Q

19. key 17 W

20. key 18 E

21. key 19 R

22. key 20 T

23. key 115 VOLUME_UP

24. key 114 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。即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，上面的扫描码为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。

提示：按键布局文件其实同时兼顾了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对应的按键标签也为“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也为“Q”。然而移动电话的全键盘毕竟有所不同，因此有一些按键是和input驱动程序的定义没有对应关系的。

kl文件将以原始的文本文件的形式，放置于目标文件系统的/system/usr/keylayout/目录或者/system/usr/keychars/目录中。

3．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）转化成可以显示的字符。

qwerty.kcm表示全键盘的字符映射关系，其片断如下所示：

1. [type=QWERTY]

2. # keycode display number base caps fn caps_fn

4. A 'A' '2' 'a' 'A' '#' 0x00

6. B 'B' '2' 'b' 'B' '<' 0x00

8. C 'C' '2' 'c' 'C' '9' 0x00E7

10. D 'D' '3' 'd' 'D' '5' 0x00

11.

12. E 'E' '3' 'e' 'E' '2' 0x0301

13.

14. F 'F' '3' 'f' 'F' '6' 0x00A5

15.

16. G 'G' '4' 'g' 'G' '-' '_'

17.

18. H 'H' '4' 'h' 'H' '[' '{'

19.

20. I 'I' '4' 'i' 'I' '$' 0x0302

21.

22. J 'J' '5' 'j' 'J' ']' '}'

23.

24. K 'K' '5' 'k' 'K' '"' '~'

25.

26. L 'L' '5' 'l' 'L' ''' '`'

27.

28. M 'M' '6' 'm' 'M' '!' 0x00

29.

30. 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）等内容。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）。

kcm文件将被makekcharmap工具转化成二进制的格式，放在目标系统的/system/usr/keychars/目录中。

二：移植需要注意的情况

1．EventHub中基本的处理

libui库中frameworks/base/libs/ui中的EventHub.cpp文件是用户输入系统的中枢，主要的功能都是在这个文件中实现的。

EventHub.cpp中定义设备节点所在的路径，内容如下所示：

1. static const char *device_path = "/dev/input"; // 输入设备的目录

在处理过程中，将搜索路径下面的所有Input驱动的设备节点，这在openPlatformInput()中通过调用scan_dir()来实现，scan_dir()将会从目录中查找设备，找到后调用open_device()将其打开。

1. bool EventHub::openPlatformInput(void)

3. {

5. // ...... 省略其他部分的内容

7. res = scan_dir(device_path);

9. return true;

10.

11. }

EventHub的getEvent()函数负责处理中完成，处理过程是在一个无限循环之内，调用阻塞的函数等待事件到来。

1. bool EventHub::getEvent(int32_t* outDeviceId, int32_t* outType,

3. int32_t* outScancode, int32_t* outKeycode, uint32_t *outFlags,

5. int32_t* outValue, nsecs_t* outWhen)

7. {

9. while(1) {

10.

11. // ...... 省略部分内容

12.

13. pollres = poll(mFDs, mFDCount, -1); // 使用poll处理设备节点，进行阻塞

14.

15. // ...... 省略部分内容

16.

17. for(i = 1; i < mFDCount; i++) {

18.

19. if(mFDs[i].revents) {

20.

21. if(mFDs[i].revents & POLLIN) {

22.

23. res = read(mFDs[i].fd, &iev, sizeof(iev)); // 读取信息

24.

25. // ...... 省略部分内容

26.

27. }

28.

29. }

30.

31. }

32.

33. }

poll()函数将会阻塞程序的运行，此时为等待状态，无开销，直到Input设备的相应事件发生，事件发生后poll()将返回，然后通过read()函数读取Input设备发生的事件代码。

注意，EventHub默认情况可以在/dev/input之中扫描各个设备进行处理，通常情况下所有的输入设备均在这个目录中。

实际上，系统中可能有一些input设备可能不需要被Android整个系统使用，也就是说不需要经过EventHub的处理，在这种情况下可以根据EventHub中open_device()函数的处理，设置驱动程序中的一些标志，屏蔽一些设备。open_device()中处理了键盘，轨迹球和触摸屏等几种设备，对其他设备可以略过。另外一个简单的方法就是将不需要EventHub处理的设备的设备节点不放置在/dev/input之中。

open_device()函数还将打开system/usr/keylayout/中的kl文件来处理，处理的过程如下所示：

1. int EventHub::open_device(const char *deviceName) {

3. // ...... 省略部分内容

5. const char* root = getenv("ANDROID_ROOT");

7. snprintf(keylayoutFilename, sizeof(keylayoutFilename),

9. "%s/usr/keylayout/%s.kl", root, tmpfn);

10.

11. bool defaultKeymap = false;

12.

13. if (access(keylayoutFilename, R_OK)) {

14.

15. snprintf(keylayoutFilename, sizeof(keylayoutFilename),