Android平台开发-Android keypad map-Android按键识别及映射过程

一、Android底层按键事件处理过程在系统启动后，在文件。。。中，android 会通过 static const char *device_path = "/dev/input";
bool EventHub::penPlatformInput(void)
res = scan_dir(device_path); 通过下面的函数打开设备。
int EventHub::pen_device(const char *deviceName)
{
...
fd = open(deviceName, O_RDWR);
...
mFDs[mFDCount].fd = fd;
mFDs[mFDCount].events = POLLIN;
...
ioctl(mFDs[mFDCount].fd, EVIOCGNAME(sizeof(devname)-1), devname);
...
const char* root = getenv("ANDROID_ROOT");
snprintf(keylayoutFilename, sizeof(keylayoutFilename),
"%s/usr/keylayout/%s.kl", root, tmpfn);
...
device->layoutMap->load(keylayoutFilename);
...
}打开设备的时候，如果 device->classes&CLASS_KEYBOARD 不等于 0 表明是键盘。
常用输入设备的定义有：
enum {
CLASS_KEYBOARD = 0x00000001, //键盘
CLASS_ALPHAKEY = 0x00000002, //
CLASS_TOUCHSCREEN = 0x00000004, //触摸屏
CLASS_TRACKBALL = 0x00000008 //轨迹球
};打开键盘设备的时候通过上面的 ioctl 获得设备名称，命令字 EVIOCGNAME 的定义在文件： kernel/include/linux/input.h 中。
对于按键事件，调用mDevices->layoutMap->map进行映射，调用的是文件 KeyLayoutMap.cpp (frameworks\base\libs\ui)中的函数：
status_t KeyLayoutMap::load(const char* filename)通过解析 <Driver name>.kl 把按键的映射关系保存在：KeyedVector<int32_t,Key> m_keys; 中。当获得按键事件以后调用： status_t KeyLayoutMap::map(int32_t scancode, int32_t *keycode, uint32_t *flags)
由映射关系 KeyedVector<int32_t,Key> m_keys 把扫描码转换成andorid上层可以识别的按键。
二、按键映射Key layout maps的路径是 /system/usr/keylayout，第一个查找的名字是按键驱动的名字，例如 mxckpd.kl。如果没有的话，默认为qwerty.kl。
Key character maps的路径是 /system/usr/keychars，第一个查找的名字是按键驱动的名字，例如 mxckpd.kcm。如果没有的话，默认为qwerty.kl。

qwerty.kl是 UTF-8类型的，格式为：key SCANCODE KEYCODE [FLAGS...]。

SCANCODE表示按键扫描码；
KEYCODE表示键值，例如HOME,BACK,1,2,3...
FLAGS有如下定义：
SHIFT: While pressed, the shift key modifier is set
ALT: While pressed, the alt key modifier is set
CAPS: While pressed, the caps lock key modifier is set
WAKE: When this key is pressed while the device is asleep, the device will wake up and the key event gets sent to the app.
WAKE_DROPPED: When this key is pressed while the device is asleep, the devicewill wake up and the key event does not get sent to the app

qwerty.kcm文件为了节省空间，在编译过程中会用工具makekcharmap转化为二进制文件qwerty.bin。三、按键分发1、输入事件分发线程

在frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java里创建了一个输入事件分发线程，它负责把事件分发到相应的窗口上去。

在WindowManagerService类的构造函数WindowManagerService()中：
mQueue = new KeyQ();//读取按键
mInputThread = new InputDispatcherThread(); //创建分发线程
...
mInputThread.start();

在启动的线程InputDispatcherThread中：
run()
process();
QueuedEvent ev = mQueue.getEvent(...)

在process() 方法中进行处理事件：
switch (ev.classType)
case RawInputEvent.CLASS_KEYBOARD:
...
dispatchKey((KeyEvent)ev.event, 0, 0);
mQueue.recycleEvent(ev);
break;
case RawInputEvent.CLASS_TOUCHSCREEN:
//Log.i(TAG, "Read next event " + ev);
dispatchPointer(ev, (MotionEvent)ev.event, 0, 0);
break;
　 case RawInputEvent.CLASS_TRACKBALL:
dispatchTrackball(ev, (MotionEvent)ev.event, 0, 0);
break;

2、上层读取按键的流程WindowManagerService() //(frameworks\base\services\java\com\android\server \WindowManagerService.java)
|
KeyQ()//KeyQ 是抽象类 KeyInputQueue 的实现
|
InputDeviceReader//在 KeyInputQueue 类中创建的线程
|
readEvent()//
|
android_server_KeyInputQueue_readEvent()//frameworks\base\services\jni\ com_android_server_KeyInputQueue.cpp
|
hub->getEvent()
|
EventHub::getEvent()//frameworks\base\libs\ui\EventHub.cpp
|

res = read(mFDs.fd, &iev, sizeof(iev));//

Android的应用不仅仅是平板电脑，MID，phone,还可以放到STB机顶盒，智能家庭终端上面去，所以按键的映射是一定要自定义的，不管按键是固定在设备上，还是通过无线设备还是蓝牙遥控，都需要键的映射。
Android也是基于Linux的核心，大部分时候都是操作系统在调度任务，执行任务。相应的，Android输入系统也是遵循LINUX的input输入输出子系统，关于这部分的分析可以Google，有许多原理方面的分析。Android使用标准的Linux输入事件设备（/dev/event0)，驱动描述可以查看内核树头文件include/linux/input.h。如果想深入学习Linux input subsystem，可以访问：http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/stable/linux-2.6.24.y.git;a=blob;f=Documentation/input/input.txt

注：event0是您的keypad/gpio-key注册到内核的节点号，如果有其他的输入设备注册进内核，也可以是event1。

功能性

Android输入事件设备，用的是中断（硬件触发）或者轮询结构（软件模拟),捕获设备具体的扫描码，通过input_event()转化成标准的内核可接受的事件。
键映射驱动的其他主要驱动是建立一个probe函数，用于注册中断或者您的软件模拟的轮询功能函数，硬件初始化，用input_register_device()注册驱动/设备到输入输出系统。
注：关于probe属于linux设备驱动模型相关知识，可以阅读LDD3或者LINUX设备驱动原理与实践，有很详细的描述。

下面表描述了从键盘输入最终转成相应应用行为的转化步骤

步骤行为解释
1 窗口管理器从Linux键盘驱动获取键盘事件按键消息不指定任何逻辑事件，它只与其硬件位置有关, 也就是说，按键的键盘码没有任何软件含义,映射键盘码
2 窗口管理器映射扫描码为键码。当窗口管理器从驱动读到一个键，它利用那个键布局映射文件将扫描码映射为键值。特别的，这个键值就是屏幕显示的条码。例如
KEYCODE_DPAD_CENTER是导航五位键的中间的键，即使ALT＋G产生一个"?"字符，事实上KEYCODE_G就是这个键值。

3 窗口管理器发送扫描码和键码到应用程序` 扫描码和键码被当前焦点所在界面处理，具体"翻译"要看具体的应用场合。

键布局映射

如何选择一个键布局映射文件
键布局映射文件通常放在/system/usr/keylayout和/data/usr/keylayout

对于每一个键盘设备xxx,设置系统属性android.keylayout.xxx,如果没有为自己的硬件设备创建一个特定的设备，Android将去读/system/usr/keylayout/qwerty.kl这个配置文件。

注：如果设置系统属性，请查看ttp://www.kandroid.org/android_pdk/build_new_device.html

Android键盘的默认配置路径是sdk/emulator/keymaps

有两个最重要的文件：

qwerty.kl 默认的KeyLayout文件，是映射键盘物理矩阵的ScanCode到系统的KeyCode的一个关系。这个需要我们事先知道我们的键盘矩阵值。如果厂家不提供，就自己一个一个Log打印。

这个文件的格式，很多网络的资料都提供，可以了解下。下面只简单的说明

key 158 BACK WAKE_DROPPED
key 230 SOFT_RIGHT WAKE

第一列Key 表示一行有效的开始，注释行用#开头

第二列表示Scancode ,是键盘物理设备的矩阵扫描码值

第三列表示系统里面的按键码Keycode,这样物理键盘和操作系统就对应起来了。

第四列表示KeyCode的Flag信息，可有可无，一般有三种状态

空没有附加信息

WAKE 当机器处理Sleep状态，可以唤醒，按键信息继续被处理

WAKE_DROPPED 当机器处于Sleep状态，可以唤醒，但是丢弃按键信息

这里是一一映射的关系。需要根据键盘的不同来处理。

如果是正规的做法，ScanCode对应键盘值在不同的国家键盘中时不会变的，例如常用的US键盘。但是有时没有UK的矩阵，只能用US的，

这个时候就需要我们软件去更改这个ScanCode和KeyCode的映射关系。严重不推荐这种非标准化做法。

文件格式:
键映射文件通常以UTF8文本文件格式存储于设备，通常有如下特性：
注释：用＃表示，以＃开头的内容都将被忽略。
空白：所有的空行被忽略
键定义：键定义遵循如下格式key SCANCODE KEYCODE [FLAGS...],当扫描码是一个数字，键码定义在你描述的布局文件android.keylayout.xxx，另外可以设置相关的FLAGS:
SHIFT: 当按下，自动加上SHIFT键值
ALT:当按下，自动加上ALT
CAPS:当按下，自动带上CAPS大写
WAKE:当按下，当设备进入睡眠的时候，按下这个键将唤醒，而且发送消息给应用层。
WAKE_DROPPED:当按下，且设备正处于睡眠，设备被唤醒，但是不发送消息给应用层。

键盘映射文件示例：
android/src/device/product/generic/tuttle2.kl
# Copyright 2007 The Android Open Source Project

key 2 1
key 3 2
key 4 3
key 5 4
key 6 5
key 7 6
key 8 7
key 9 8
key 10 9
key 11 0
key 158 BACK WAKE_DROPPED
key 230 SOFT_RIGHT WAKE
key 60 SOFT_RIGHT WAKE
key 107 ENDCALL WAKE_DROPPED
key 62 ENDCALL WAKE_DROPPED
key 229 MENU WAKE_DROPPED
key 59 MENU WAKE_DROPPED
key 228 POUND
key 227 STAR
key 231 CALL WAKE_DROPPED
key 61 CALL WAKE_DROPPED
key 232 DPAD_CENTER WAKE_DROPPED
key 108 DPAD_DOWN WAKE_DROPPED
key 103 DPAD_UP WAKE_DROPPED
key 102 HOME WAKE
key 105 DPAD_LEFT WAKE_DROPPED
key 106 DPAD_RIGHT WAKE_DROPPED
key 115 VOLUME_UP
key 114 VOLUME_DOWN
key 116 POWER WAKE
key 212 SLASH

key 16 Q
key 17 W
key 18 E
key 19 R
key 20 T
key 21 Y
key 22 U
key 23 I
key 24 O
key 25 P

key 30 A
key 31 S
key 32 D
key 33 F
key 34 G
key 35 H
key 36 J
key 37 K
key 38 L
key 14 DEL

key 44 Z
key 45 X
key 46 C
key 47 V
key 48 B
key 49 N
key 50 M
key 51 COMMA
key 52 PERIOD
key 28 ENTER

key 56 ALT_LEFT
key 42 SHIFT_LEFT
key 215 AT
key 57 SPACE
key 53 SLASH
key 127 SYM
key 100 ALT_LEFT

key 399 GRAVE
键字符映射：
键字符映射位于：/system/usr/keychars和/data/usr/keychars!
比如对于一个特定的设备xxx，设置android.keychar.xxx系统属性，用全路径表示去描述所需的键字符映射。如果你没有描述任何一个键字符映射，系统将默认使用/system/usr/keychar/qwerty.kl！
注：这一点可以在开发板接USB KEYBOARD的时候，将logcat打开看调试信息，会看到default to qwerty.kl类似的信息。

文件格式：
键字符映射文件以二进制减少加载时间的形式存储于设备中，键字符映射文件有如下特征：
注释：以＃开始为注释
空行：所有的空行被忽略
列定义：当一个事件来临的时候按下组合键。这个事通常是MODIFIER_SHIFT,MODIFIER_CTRL,MODIFIER_ALT的组合。
O no modifiers
S MODIFIER_SHIFT
C MODIFIER_CONTROL
L MODIFIER_CAPS_LOCK
A MODIFIER_ALT
键值定义：键值定义遵循如下规则：
键扫描码字符[....]
扫描码和字符通常是一个十进制的值或者是UTF8字符，可以通过strtol的解析。

键字符文件的示例：
下面这个文件来自于android/src/device/product/generic/tuttle2.kcm，代表了一个完整的键字符文件。
以type开始的语句描述了你所要描述键盘的类型，大体分为三种
1：NUMERIC,12键的数字键盘
2：Q14：键盘包括所有的字符，但是可以一键多个字符。
3：QWERTY键盘包括了所有可能的字符和数字，类似于全键盘。
下面是一个QWERTY全键盘的定义示例，因为android主要用于手机，手机一般是全键。
# Copyright 2007 The Android Open Source Project

[type=QWERTY]

# keycode base caps fn caps_fn number display_label

A 'a' 'A' '%' 0x00 '%' 'A'
B 'b' 'B' '=' 0x00 '=' 'B'
C 'c' 'C' '8' 0x00E7 '8' 'C'
D 'd' 'D' '5' 0x00 '5' 'D'
E 'e' 'E' '2' 0x0301 '2' 'E'
F 'f' 'F' '6' 0x00A5 '6' 'F'
G 'g' 'G' '-' '_' '-' 'G'
H 'h' 'H' '[' '{' '[' 'H'
I 'i' 'I' '$' 0x0302 '$' 'I'
J 'j' 'J' ']' '}' ']' 'J'
K 'k' 'K' '"' '~' '"' 'K'
L 'l' 'L' ''' '`' ''' 'L'
M 'm' 'M' '>' 0x00 '>' 'M'
N 'n' 'N' '<' 0x0303 '<' 'N'
O 'o' 'O' '(' 0x00 '(' 'O'
P 'p' 'P' ')' 0x00 ')' 'P'
Q 'q' 'Q' '*' 0x0300 '*' 'Q'
R 'r' 'R' '3' 0x20AC '3' 'R'
S 's' 'S' '4' 0x00DF '4' 'S'
T 't' 'T' '+' 0x00A3 '+' 'T'
U 'u' 'U' '&' 0x0308 '&' 'U'
V 'v' 'V' '9' '^' '9' 'V'
W 'w' 'W' '1' 0x00 '1' 'W'
X 'x' 'X' '7' 0xEF00 '7' 'X'
Y 'y' 'Y' '!' 0x00A1 '!' 'Y'
Z 'z' 'Z' '#' 0x00 '#' 'Z'

COMMA ',' ';' ';' '|' ',' ','
PERIOD '.' ':' ':' 0x2026 '.' '.'
AT '@' '0' '0' 0x2022 '0' '@'
SLASH '/' '?' '?' '/' '/' '/'

SPACE 0x20 0x20 0x9 0x9 0x20 0x20
NEWLINE 0xa 0xa 0xa 0xa 0xa 0xa

# on pc keyboards
TAB 0x9 0x9 0x9 0x9 0x9 0x9
0 '0' ')' ')' ')' '0' '0'
1 '1' '!' '!' '!' '1' '1'
2 '2' '@' '@' '@' '2' '2'
3 '3' '#' '#' '#' '3' '3'
4 '4' '$' '$' '$' '4' '4'
5 '5' '%' '%' '%' '5' '5'
6 '6' '^' '^' '^' '6' '6'
7 '7' '&' '&' '&' '7' '7'
8 '8' '*' '*' '*' '8' '8'
9 '9' '(' '(' '(' '9' '9'

GRAVE '`' '~' '`' '~' '`' '`'
MINUS '-' '_' '-' '_' '-' '-'
EQUALS '=' '+' '=' '+' '=' '='
LEFT_BRACKET '[' '{' '[' '{' '[' '['
RIGHT_BRACKET ']' '}' ']' '}' ']' ']'
BACKSLASH '/' '|' '/' '|' '/' '/'
SEMICOLON ';' ':' ';' ':' ';' ';'
APOSTROPHE ''' '"' ''' '"' ''' '''
STAR '*' '*' '*' '*' '*' '*'
POUND '#' '#' '#' '#' '#' '#'
PLUS '+' '+' '+' '+' '+' '+'

这里第一列KeyCode就是我们通过.kl文件的ScanCode转换过来的了。

KeyCode 提供给系统的KeyCode

display 键盘上显示的字符(丝印)

number 一般不需要

base 不使用组合键默认显示的字符

caps Shift + 按键显示的字符

fn Alt + 按键显示的字符

caps_fn Shift +Alt+按键显示的字符

其中base,caps,fn,caps_fn都可以通过Unicode码制来表示。例如你可以写

'A',也可以写0x41.

一般键盘中会有很多的组合键，可能会碰见各种奇怪的字符，这里我列举以下字符，他们的Unicode可以通过

http://www.unicodemap.org/search.asp?search=

复制你所需要的字符，然后可以查询到字符对应的Unicode码制。

资源二进制格式

上面所描述的一段通过makekcharmap工具转换成下面的格式，用户可以通过mmap这个文件，用于进程之间共享大概4K数据，可以节省加载时间。
Offset Size (bytes) Description
0x00-0x0b The ascii value "keycharmap1" including the null character
0x0c-0x0f padding
0x10-0x13 The number of entries in the modifiers table (COLS)
0x14-0x17 The number of entries in the characters table (ROWS)
0x18-0x1f padding
4*COLS Modifiers table. The modifier mask values that each of the columns in the characters table correspond to.
padding to the next 16 byte boundary
4*COLS*ROWS Characters table. The modifier mask values that each of the columns correspond to.
完善你自己的键盘事件驱动（略）

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