Linux驅動之觸摸屏程序編寫
本篇博客分以下幾部分講解
1、介紹電阻式觸摸屏的原理
2、介紹觸摸屏驅動的框架（輸入子系統）
3、介紹程序用到的結構體
4、介紹程序用到的函數
5、編寫程序
6、測試程序
1、介紹電阻式觸摸屏的原理
所謂的電阻式觸摸屏，只不過是在LCD屏幕上貼了一層膜，這層膜的大小與LCD的尺寸剛好相同，它分為上下兩層膜（假設上層為X膜，下層為Y膜），按下膜的不同位置，會產生不同的電壓值，這樣根據不同的電壓值可以確定觸點的位置，這就是觸摸屏的基本原理。其實是利用了最簡單的電阻分壓原理。
下面的圖是四線式電阻觸摸屏的原理圖，它的四根線都接到芯片的IO口上
1、如圖14.4是什麽都不設置的觸摸屏的情況，其中S1、S2、S3、S4是由芯片內部寄存器控制的，四線電阻的四根線其實等效於接到了這個四個開關上了。
2、如圖14.5是將觸摸屏設置為等待中斷的情況，可以看到只要觸摸板被按下，Y_ADC點的電壓就會發生變化，然後就會產生一個中斷事件報告CPU有按鍵按下待處理。
3、確定按鍵被按下後，通過設置觸摸屏ADC相關寄存器，設置為自動測量坐標模式，首先會進入測量X坐標模式，如圖14.6可以將Y_ADC的值測量出來
4、接著進入測量Y坐標模式，如圖14.7可以將X_ADC的值測量出來。x,y坐標測量出來後會存放在相應寄存中，然後又會產生一個中斷，等待CPU讀取x,y的坐標值
5、CPU確認讀取玩x,y坐標的值之後就進入等待松開模式，當Y_ADC的電壓為VCC時就認為松開，並進入相應中斷。等待CPU處理。
2、介紹觸摸屏驅動的框架（輸入子系統）
觸摸對於linux內核來說也是一個輸入的器件，與按鍵一樣，只不過比按鍵的值豐富了許多。在Linux驅動之輸入子系統簡析已經介紹過了輸入子系統的框架，這裏再簡單回顧一下。
輸入子系統按框架可以分為設備驅動層、事件層、以及核心層。
整個調用過程如下：
app_read->evdev_read->kbtab_irq->input_report_key->input_event->evdev_event->evdev_read
應用層 事件層 設備層 核心層 核心層 事件層 事件層
如果要自己添加一個輸入子系統的設備，只需要添加設備層的文件即可。
1、在裏面添加設備層input_dev結構並初始化
2、編寫中斷處理程序
3、介紹程序用到的結構體
其實編寫觸摸屏的驅動程序就是編寫一個輸入子系統的設備層。它需要用的結構體有
1、struct input_dev結構體
struct input_dev { void *private; const char *name;//設備名字 const char *phys;//文件路徑，比如 input/buttons const char *uniq; struct input_id id; unsigned long evbit[NBITS(EV_MAX)];//表示支持哪類事件，常用於以下幾種事件(可以多選) //EV_SYN 同步事件，當使用input_event()函數後,就要使用這個上報個同步事件 //EV_KEY 鍵盤事件 //EV_REL (relative)相對坐標事件，比如鼠標 //EV_ABS (absolute)絕對坐標事件，比如搖桿、觸摸屏感應 unsigned long keybit[NBITS(KEY_MAX)];//存放支持的鍵盤按鍵值 //鍵盤變量定義在:include/linux/input.h, 比如: KEY_L(按鍵L)、BTN_TOUCH(觸摸屏的按鍵) unsigned long relbit[NBITS(REL_MAX)];//存放支持的相對坐標值 unsigned long absbit[NBITS(ABS_MAX)];//存放支持的絕對坐標值 unsigned long mscbit[NBITS(MSC_MAX)]; unsigned long ledbit[NBITS(LED_MAX)]; unsigned long sndbit[NBITS(SND_MAX)]; unsigned long ffbit[NBITS(FF_MAX)]; unsigned long swbit[NBITS(SW_MAX)]; ... ... int absmax[ABS_MAX + 1];//絕對坐標的最大值 int absmin[ABS_MAX + 1];//絕對坐標的最小值 int absfuzz[ABS_MAX + 1];//絕對坐標的幹擾值,默認為0, int absflat[ABS_MAX + 1];//絕對坐標的平焊位置,默認為0 ... ... };
2、struct timer_list結構體（用於觸摸屏的長按處理）
struct timer_list { struct list_head entry; unsigned long expires;//期望定時器執行的jiffies值，假設需要定時10ms，那麽應該設置expires = jiffies + HZ/100(10ms為100hz) void (*function)(unsigned long);//定時器定時時間到了之後的回調函數 unsigned long data;//回調函數傳入的數據 struct tvec_t_base_s *base; #ifdef CONFIG_TIMER_STATS void *start_site; char start_comm[16]; int start_pid; #endif };
4、介紹程序用到的函數
觸摸屏程序用到的函數眾多大致分為以下幾類：
1、輸入子系統相關的函數
struct input_dev *input_allocate_device(void);//分配一個struct input_dev結構體，返回的是struct input_dev * inline void set_bit(int nr, volatile unsigned long *addr);//這是一個內聯函數，在調用的時候展開，功能為設置*addr的nr位為1 inline void input_set_abs_params(struct input_dev *dev, int axis, int min, int max, int fuzz, int flat);//設置絕對位移的參數 //struct input_dev *dev表示哪個輸入子系統設備的絕對位移參數 //axis表示哪個坐標的絕對位移參數，可以設置為ABS_X、ABS_Y、ABS_PRESSURE等，位於include/linux/input.h中 //min絕對位移坐標的最小值 //max絕對位移坐標的最大值 //fuzz絕對位移坐標的幹擾值，默認為0 //flat絕對位移坐標的平焊位置，默認為0 int input_register_device(struct input_dev *dev);//註冊輸入子系統設備驅動，輸入參數為struct input_dev * void input_unregister_device(struct input_dev *dev);//反註冊輸入子系統的設備驅動，輸入參數為struct input_dev * void input_free_device(s3c_ts_input);//釋放分配的input_dev結構,，輸入參數為struct input_dev * static inline void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);//上傳絕對位移事件 //struct input_dev *dev表示哪個輸入子系統設備的事件上傳 //code表示絕對位移事件的哪類事件，可以取值ABS_PRESSURE、ABS_X、ABS_Y //value表示事件的按鍵值 static inline void input_report_key(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value);//上傳按鍵事件 //struct input_dev *dev表示哪個輸入子系統設備的事件上傳 //code表示按鍵事件的哪類事件，可以取值BTN_TOUCH等 //value表示事件的按鍵值 static inline void input_sync(struct input_dev *dev);//上傳同步事件，表示這次事件數據已經傳送完成了
2、中斷相關的函數
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id);//註冊一個中斷 //返回0表示註冊成功，反之註冊失敗 //irq表示註冊的中斷號：有IRQ_TC、IRQ_ADC等等，位於include\asm-arm\arch-s3c2410irqs.h //handler表示中斷出現後的回調函數，函數原型為typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); //irqflags表示中斷類型，可以設置為IRQF_SHARED、IRQF_DISABLED、IRQF_SAMPLE_RANDOM。位於include\linux\interrupt.h //char *devname表示中斷的名稱 //void *dev_id傳給中斷回調函數的參數 void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id);//釋放中斷 //irq表示中斷號 //void *dev_id為傳給中斷回調函數的參數
3、定時器相關的函數
void fastcall init_timer(struct timer_list *timer);//初始化一個定時器*timer inline void add_timer(struct timer_list *timer);//將定時器*timer將入內核 int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires);//更改定時器*timer的定時值
5、編寫程序
程序的大致思路為：
1、分配一個input_dev結構體
2、設置input_dev結構體
3、註冊input_dev結構體
4、硬件相關的操作
a、使能ADC時鐘
b、設置S3C2440的ADC/TS寄存器
c、註冊INT_TC中斷
d、註冊INT_ADC中斷
f、設置一個定時器用於長按處理
程序流程：
1、首先觸摸屏位於等待按下狀態；
2、待按鍵按下後，進入INTC_TC中斷，在中斷裏面設置為INT_ADC中斷等待ADC轉換完成；
3、轉換完成後進入INT_ADC中斷：在裏面上報X、Y坐標值；改變定時器值，使得10ms後調用定時器處理函數；設置為等待松開模式。
4、若按鍵在10ms內還未松開，定時器處理函數裏面將觸摸屏設置為INT_ADC中斷模式，繼續轉到第3步。
5、若在10ms內松開，則進入INTC_TC中斷，在中斷裏面設置為等待按鍵模式
下面是完整程序
#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <asm/io.h> //含有iomap函數iounmap函數 #include <asm/uaccess.h>//含有copy_from_user函數 #include <linux/device.h>//含有類相關的處理函數 #include <linux/fb.h> //含有fb_info結構體定義 //#include <asm/dma-mapping.h> //含有dma_free_writecombine宏定義 //#include <linux/dma-mapping.h> //含有dma_free_writecombine宏定義 #include <linux/platform_device.h>//含有平臺設備總線模型相關變量 #include <linux/mm.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/clk.h> #include <asm-generic/errno-base.h> //含有各種錯誤返回值 #include <linux/input.h> //含有輸入子系統相關的類型 #include <linux/irq.h> //含有IRQ_HANDLED\IRQ_TYPE_EDGE_RISING #include <asm/irq.h> //含有IRQT_BOTHEDGE觸發類型 #include <linux/interrupt.h> //含有request_irq、free_irq函數 struct ts_regs { unsigned long adccon; unsigned long adctsc; unsigned long adcdly; unsigned long adcdat0; unsigned long adcdat1; unsigned long adcupdn; }; static struct input_dev *s3c_ts_input; //新建一個輸入子系統的設備層結構 static struct ts_regs *ts_reg; //分配一個adc觸摸相關的寄存器 static struct timer_list ts_timer; //定義一個定時器處理長按的情況 static void enter_wait_pen_down_mode(void)//進入等待觸摸筆按下的模式 { ts_reg->adctsc = 0xd3;//設置等待按下 模式中斷 } static void enter_wait_pen_up_mode(void)//進入等待觸摸筆松開的模式 { ts_reg->adctsc = 0x1d3;//設置等待松開 模式中斷 } static void enter_measure_xy_mode(void) { ts_reg->adctsc = ((1<<2) | (1<<3));//設置自動測量adc模式,上拉電阻必須去掉 ts_reg->adccon |= (1<<0);//啟動adc轉換 } static irqreturn_t pen_up_down_irq(int irq, void *dev_id) { if (ts_reg->adcdat0 & (1<<15))//如果是釋放中斷 { // printk("pen up\n"); enter_wait_pen_down_mode();//進入等待按下模式 } else//如果是按下中斷 { // printk("pen down\n"); //enter_wait_pen_up_mode(); enter_measure_xy_mode();//進入自動轉換adc模式等待ADC轉換完成進入ADC中斷 } // if (ts_reg->adcdat1 & (1<<15)) // { // printk("pen up\n"); // enter_wait_pen_down_mode(); // } // else // { // printk("pen down\n"); // enter_wait_pen_up_mode(); // } return IRQ_HANDLED; } static int s3c_filter_ts(int x[], int y[])//adc軟件濾波 { #define ERR_LIMIT 10 int avr_x, avr_y; int det_x, det_y; avr_x = (x[0] + x[1])/2; avr_y= (y[0] + y[1])/2; det_x = (avr_x > x[2])?(avr_x - x[2]):(x[2] - avr_x); det_y = (avr_y > y[2])?(avr_y - y[2]):(y[2] - avr_y); if((det_x >ERR_LIMIT) || (det_y >ERR_LIMIT)) return 0; avr_x = (x[1] + x[2])/2; avr_y= (y[1] + y[2])/2; det_x = (avr_x > x[3])?(avr_x - x[3]):(x[3] - avr_x); det_y = (avr_y > y[3])?(avr_y - y[3]):(y[3] - avr_y); if((det_x >ERR_LIMIT) || (det_y >ERR_LIMIT)) return 0; return 1; } static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id) { static int x[4],y[4]; static int cnt=0; int xvalue; int yvalue; int i; /*優化措施2,如果ADC完成時，發現觸摸筆已經松開，則丟棄此次結果*/ if (ts_reg->adcdat0 & (1<<15))//如果已經松開了 { cnt = 0;//不能漏 input_report_abs(s3c_ts_input,ABS_PRESSURE,0); //壓力為0 input_report_key(s3c_ts_input,BTN_TOUCH,0); //0表示松開 input_sync(s3c_ts_input); //事件已經處理完 enter_wait_pen_down_mode();//直接進入等待按下模式 } else { /*優化措施3：多次測量求平均值*/ x[cnt] = ts_reg->adcdat0&0x3ff; y[cnt] = ts_reg->adcdat1&0x3ff; if(++cnt==4)//先++，再判斷 { if(s3c_filter_ts(x,y))//如果差值小於10 { xvalue = 0; yvalue = 0; for(i=0;i<4;i++) { xvalue = x[i] + xvalue; yvalue = y[i] + yvalue; } xvalue /= 4; yvalue /= 4; input_report_abs(s3c_ts_input,ABS_X,xvalue); input_report_abs(s3c_ts_input,ABS_Y,yvalue); input_report_abs(s3c_ts_input,ABS_PRESSURE,1);//壓力值為1 input_report_key(s3c_ts_input,BTN_TOUCH,1); //1表示按下 input_sync(s3c_ts_input);//事件已經處理完畢 //printk("x = %d ,y = %d\n",xvalue,yvalue); mod_timer(&ts_timer,jiffies+HZ/100);// //enter_wait_pen_up_mode();//進入等待松開模式 } //else//如果差值大於10則丟棄 //{ enter_wait_pen_up_mode();//進入等待松開模式 //} cnt = 0; } else { enter_measure_xy_mode();//繼續進入自動測量模式 } } return IRQ_HANDLED; } static void s3c_ts_timer_funcitin(unsigned long t) { if (ts_reg->adcdat0 & (1<<15))//如果已經松開了 { input_report_abs(s3c_ts_input,ABS_PRESSURE,0); //壓力為0 input_report_key(s3c_ts_input,BTN_TOUCH,0); //0表示松開 input_sync(s3c_ts_input); //事件已經處理完畢 enter_wait_pen_down_mode();//直接進入等待按下模式 } else { enter_measure_xy_mode();//繼續進入自動測量模式 } } static int s3c_ts_init(void) { struct clk *adc_clock; int ret; /* 1、分配一個input_dev結構體 */ s3c_ts_input = input_allocate_device();//在設備層分配一個input_dev結構 if (!s3c_ts_input) return -ENOMEM; /* 2、設置它 */ /* 2.1 能產生哪些事件 */ set_bit(EV_KEY, s3c_ts_input->evbit); //按鍵事件 set_bit(EV_ABS, s3c_ts_input->evbit);//絕對位移事件 /* 2.2 能產生這類事件裏的哪些事件 */ set_bit(BTN_TOUCH, s3c_ts_input->keybit);//按鍵事件裏的BTN_TOUCH事件 input_set_abs_params(s3c_ts_input, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0); input_set_abs_params(s3c_ts_input, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0); input_set_abs_params(s3c_ts_input, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0); /* 3、註冊 */ input_register_device(s3c_ts_input);//註冊設備驅動 /* 4、硬件相關的操作 */ /* 4.1 使能時鐘（CLKCON[15]）*/ //為了省電，內核將不相關的外設時鐘關掉 用的是PCLK時鐘 adc_clock = clk_get(NULL, "adc"); clk_enable(adc_clock);//使能ACD時鐘 /* 4.2 設置S3C2440的ADC/TS寄存器 */ ts_reg = ioremap(0x58000000, sizeof(struct ts_regs));//將ADC相關的寄存器的物理地址轉換為虛擬地址 /*預分配使能、預分配系數=49+1；所以ADC時鐘為1M*/ ts_reg->adccon = (1<<14) | (49<<6); /*優化措施1,設置ADCDLY為最大值，這使得電壓穩定後再發出IRQ_TC中斷*/ ts_reg->adcdly = 0xffffffff; //設置adc延時值，等待數值穩定後再讀取相應的值 /*註冊INT_TC中斷*/ ret = request_irq(IRQ_TC, pen_up_down_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM, "ts_pen", NULL); if(ret) return -1; /*註冊INT_ADC中斷*/ ret = request_irq(IRQ_ADC,adc_irq,IRQF_SAMPLE_RANDOM,"adc",NULL); if(ret) return -1; /*優化措施4：使用定時器處理長按滑動的情況*/ init_timer(&ts_timer); ts_timer.function = s3c_ts_timer_funcitin; add_timer(&ts_timer); /*進入等待中斷模式*/ enter_wait_pen_down_mode();//等待進入按下中斷 return 0; } static void s3c_ts_exit(void) { input_unregister_device(s3c_ts_input);//反註冊 input_free_device(s3c_ts_input);//釋放分配的input_dev結構 iounmap(ts_reg); free_irq(IRQ_TC, NULL);//釋放觸摸中斷 free_irq(IRQ_ADC, NULL);//釋放adc中斷 } module_init(s3c_ts_init); module_exit(s3c_ts_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
6、測試程序
1、make menuconfog 去掉原來的觸摸屏驅動程序
Device Drives
Input device supoport
Generic input layer
Touchscreens
<>S3c2410/s3c2440 touchscreens
2、make uImage
3、重啟開發版，進入UBOOT，下載編譯完成的uImage_nots文件到0x30000000地址處:nfs 30000000 192.168.1.5:/work/nfs_root/uImage_nolcd。然後bootm 30000000進入此內核
4、進入系統後掛接網絡文件系統mount 0t nfs -o nolock,vers=2 192.168.1.5:/work/nfs_root/first_fs /mnt
5、切換到/mnt目錄。操作的就是服務器上的目錄
6、制作tslib庫，tslib庫是介於觸摸屏驅動程序與應用程序之間的接口。
a、從網上下載tslib-1.4.tar.gz安裝包
b、tar xzf tslib-1.4.tar.gz解壓
c、cd tslib切換到tslib目錄
d、./autogen.sh運行
e、mkdir tmp新建一個temp目錄
f、echo "ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes" >arm-linux.cache
g、./configure --host=arm-linux --cache-file=arm-linux.cache --prefix=$(pwd)/tmp將安裝目錄設置為新建的tmp目錄
h、make編譯；make install安裝
i、cd tmp切換到安裝目錄；cp * -rf /work/nfs_root/first_fs將當前所有文件都拷貝到網絡文件系統下
7、使用tslib庫,tslib庫已經拷貝到了/mnt目錄下
8、先安裝10th_ts_drv.ko
9、修改 /etc/ts.conf第1行(去掉#號和第一個空格)：
# module_raw input
改為：
module_raw input
10、配置環境變量
export TSLIB_TSDEVICE=/dev/event0 //使用的輸入設備 export TSLIB_CALIBFILE=/etc/pointercal export TSLIB_CONFFILE=/etc/ts.conf export TSLIB_PLUGINDIR=/lib/ts export TSLIB_CONSOLEDEVICE=none export TSLIB_FBDEVICE=/dev/fb0 //使用的顯示設備
11、運行ts_calibrate程序進行觸摸屏校驗
12、運行ts_test可以進行寫字、畫圖等操作。
Linux驅動之觸摸屏程序編寫