基于Linux内核的键盘模拟实现

《基于Linux内核的键盘模拟实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Linux内核的键盘模拟实现（4页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、基于Linux内核的键盘模拟实现关键词：系统调用勾子函数键盘模拟1引言当前，由于Linux资源完全公开，使得Linux的开展日益广泛快速。基于Linux的各种应用已逐渐深化日常生活的方方面面，尤其是在嵌入式领域，由于内核可裁减定制，因此可随意地根据用户需求进展整个系统的定制与重构。其中，我们可以通过对各种标准外部设备的驱动进展改造，从而实现用户对标准设备的特定需求，例如可以通过对键盘的模拟来实现操作的自动化，从而可以防止重复的键盘操作。2Linux内核支持的外部调用接口由于Linux内核作为系统最深层次的核心，因此外部的开发人员并不能直接对内核进展操作。然而在一些应用程序的开发过程中，又不得不

2、使用内核的某些功能，因此就提供了一些外部接口供开发人员直接与底层内核打交道。2.1中断在Linux下，硬件中断叫做IRQ(InterruptRequests)。有两种IRQ，短类型和长类型。短IRQ需要很短的时间，在此期间机器的其他局部被锁定，而且没有其他中断被处理。一个长IRQ需要较长的时间，在此期间可能发生其他中断(但不是发自同一个设备)。假如可能的话，最好把一个中段声明为长类型。假如PU接到一个中断，它就会停顿一切工作(除非它正在处理一个更重要的中断，在这种情况下要等到更重要的中断处理完毕后才会处理这个中断)，把相关的参数存储到栈里，然后调用中断处理程序。这意味着在中断处理程序本身中有些

3、事情是不允许的，因为这时系统处在一个未知状态。解决这个问题的方法是让中断处理程序做需要马上做的事，通常是从硬件读取信息或给硬件发送信息，然后把对新信息的处理调度到以后去做。实现的方法是在接到相关的IRQ(在Intel平台上有16个IRQ)时调用中断处理程序。这个函数接到IRQ号码、函数名、标志、一个/pr/interrupts的名字和传给中断处理程序的一个参数。标志中可以包括SA_SHIRQ来说明你希望和其他处理程序共享此IRQ(通常很多设备公用一个IRQ)，或者一个SA_INTERRUPT说明这是一个紧急中断。这个函数仅在此IRQ没有其他处理程序或需要共享所有处理程序时才会成功运行。2.2系

4、统调用系统调用发生在用户进程，通过一些特殊的函数来恳求内核提供效劳。这时，用户进程被挂起，内核验证用户恳求，尝试执行并把结果反应给用户进程，接着用户进程重新启动。一般当前系统的系统调用作为一张表sys_all_table进展定义的，是由指向实现各种系统调用的内核函数的函数指针组成的表。详细参数参见Linux内核源代码arh/i386/kernel/entry.S文件中:ENTRY(sys_all_table)llngSYBL_NAE(sys_ni_sysall)/*0-ldsetup()systeall*/llngSYBL_NAE(sys_exit)llngSYBL_NAE(sys_ni_sy

5、sall)/*streas2*/llngSYBL_NAE(sys_vfrk)/*190*/2.3钩子函数钩子(HK)是Linux系统中非常重要的系统接口，用它可以截获并处理送给其他应用程序的消息，来完成普通应用程序难以实现的功能。钩子可以监视系统或进程中的各种事件消息，截获发往目的的消息并进展处理。这样就可以在系统中安装自定义的钩子，监视系统中特定事件的发生，完成特定的功能，比方截获键盘、鼠标的输入，屏幕取词，日志监视等等。可见，利用钩子可以实现许多特殊而有用的功能。3键盘工作机理PU对外部设备的管理是通过中断程序进展的，键盘也是一种外部设备，因此，PU对键盘的管理也是通过中断进展的。当你击打

6、键盘的时候，键盘控制器会向PU提出中断申请，PU响应此中断进展处理，这就完成了一次很简单与人之间通过键盘进展的交互。首先，当输入一个键盘值的时候，键盘将会发送相应的sandes给键盘驱动。一个独立的击键可以产生一个六个sandes的队列。键盘驱动中的handle_sande()函数解析sandes流并通过kdb_translate()函数里的转换表(translatin-table)将击键事件和键的释放事件(keyreleaseevents)转换成连续的keyde。例如，a的keyde是30。击键a的时候便会产生keyde30。释放a键的时候会产生keyde158(128+30)。然后，这些k

7、eyde通过对keyap的查询被转换成相应key符号。获得的字符被送入ratty队列tty_flip_buffer。reEive_buf()函数周期性的从tty_flip_buffer中获得字符，然后把这些字符送入ttyread队列。当用户进程需要得到用户的输入的时候，它会在进程的标准输入(stdin)调用read()函数。sys_read()函数调用定义在相应的tty设备(如/dev/tty0)的file_peratins构造中指向tty_read的read()函数来读取字符并且返回给用户进程。4键盘模拟的实现通常情况下，对键盘模拟的实现一般是通过写一个自己的键盘中断句柄来实现，但这种方法容

8、易导致系统崩溃。因此,在这种方法的根底上可以利用勾子函数来实现。如附图所示，这里主要用到的勾子函数包括handle_sande()，put_queue()，reeive_buf()，tty_read()和sys_read()等函数。附图键盘驱动原理图4.1handle_sande函数handle_sande函数是键盘驱动程序中的一个入口函数(参见文件/usr/sr/linux/drives/har/keybard.):vidhandle_sande(unsignedharsande,intdn);这里通过交换原始的handle_sande()函数来实现纪录所有的sande。即将原始的值保存，把

9、新的值注册进去，从而实现所需要的功能，最后再调用回到原始值的情况下。当此新的功能函数完成后，我们就可以记录下键盘上的正确的击键行为了(其中可以包括一些特殊的key，如trl，alt，shift，printsreen等等)。4.2put_queue函数handle_sande()函数会调用put_queue函数，用来将字符放入tty_queue。put_queue函数在内核中定义如下:vidput_queue(inth)ake_up(keypress_ait);if(tty)tty_insert_flip_har(tty,h,0);n_shedule_flip(tty);4.3reEive_bu

10、f函数底层tty驱动调用reeive_buf()这个函数用来发送硬件设备接收处理的字符。参见/usr/sr/linux/drivers/har/n_tty.:statividn_tty_reeive_buf(struttty_strut*tty,nstunsignedhar*p,har*fp,intunt)参数p是一个指向设备接收的输入字符的buffer的指针。参数fp是一个指向一个标记字节指针的指针。在详细的实现中，先保存原始的ttyreeive_buf()函数，然后重置ldis.reeive_buf到自定义的ne_reeive_buf()函数来记录用户的输入。例如:要记录在终端tty1设备

11、上的输入。intfd=pen(/dev/tty1,_RDNLY,0);strutfile*file=fget(fd);struttty_strut*tty=file-private_data;/保存原始的reeive_buf()函数ld_reeive_buf=tty-ldis.reeive_buf;/交换成新的ne_reeive_buf函数tty-ldis.reeive_buf=ne_reeive_buf;/新的ne_reeive_buf函数vidne_reeive_buf(struttty_strut*tty,nstunsignedhar*p,har*fp,intunt)lgging(tty

12、,p,unt);/纪录用户击键/*调用回原来的reeive_buf*/(*ld_reeive_buf)(tty,p,fp,unt);4.4tty_read函数当一个进程需要通过sys_read()函数来读取一个tty终端的输入字符时，tty_read函数就会被调用。参见文件/usr/sr/linux/drives/har/tty_i.:statissize_ttty_read(strutfile*file,har*buf,size_tunt,lff_t*pps)5完毕语目前，利用勾子函数实现基于Linux内核的键盘模拟的这种方法使用非常灵敏，同时也可以跨平台进展移植，可通过tty和pts来记录下本地和远程会话的所有击键动作，并且也支持一些特殊的按键。当然，要使键盘模拟更灵敏，下一步还需要更多的改良，例如增加多种不同日志记录形式的支持等。