android 電容屏（三）：驅動除錯之驅動程式分析篇
阿新 • • 發佈：2019-01-02
關鍵詞：android 電容屏 tp 工作佇列 中斷 坐點計算 電容屏主要引數
平臺資訊:
核心：linux2.6/linux3.0
系統：android/android4.0
1、IIC
（1）、clk370KHz~400KHz；
（2）、觸控式螢幕工作在從模式，這個比較簡單；
2、電容檢測頻率，也就是每秒檢測的次數:（大概）
（1）、單指≥100Hz；
（2）、五指≥80Hz；
（3）、十指≥60Hz。
3、手指按下，沒擡起時觸發多少中斷？
中斷個數也就是檢測頻率，按下沒提起一直有中斷。這樣我們就可有判斷單點、劃線之類的操作；
4、校準功能、自動校準（有個別電容屏沒有的，用軟體校準）
（1）、初始化校準
不同的溫度、溼度及物理空間結構均會影響到電容感測器在閒置狀態的基準值。一般電容觸控式螢幕會在初始化的 200ms內根據環境情況自動獲得新的檢測基準。完成觸控式螢幕檢測的初始化。
（2）、 自動溫漂補償
溫度、溼度或灰塵等環境因素的緩慢變化,也會影響到電容感測器在閒置狀態的基準值。實時檢測各點資料的變化,對歷史資料進行統計分析,由此來修正檢測基準。從而降低環境變化對觸控式螢幕檢測的影響。
5、推薦工作條件(環境溫度為 25°C,VDD=2.8V)
在工作佇列&ts->work中增加 goodix_ts_work_func任務。
平臺資訊:
核心：linux2.6/linux3.0
系統：android/android4.0
平臺：S5PV310(samsung exynos 4210)
作者：xubin341719(歡迎轉載，請註明作者)
以goodix的gt8105為例
一、總體架構
硬體部分：先看一個總體的圖吧，其實觸控式螢幕原理也比較簡單，觸控式螢幕和主控晶片間的聯絡，如下主要有三部分：
1、IIC部分，初始化gt8105的資料和傳回主控制的座標位置資訊就是通過IIC這條線傳輸的；
2、INT，當gt8105初觸控時，會發出中斷通知主控接收資訊（座標資料）；
3、gt8105電源、復位這一部分，不同晶片有所不同，可以根據觸控式螢幕晶片來配置。
軟體部分：
二、電容觸控式螢幕的主要引數（這部分面試的時候也許有人會問的）
記得剛出來找工作時有人問我一些問題，我答不上來，現在感覺很清晰（那時候剛畢業IIC我都說不全）1、IIC
（1）、clk370KHz~400KHz；
（2）、觸控式螢幕工作在從模式，這個比較簡單；
2、電容檢測頻率，也就是每秒檢測的次數:（大概）
（1）、單指≥100Hz；
（2）、五指≥80Hz；
（3）、十指≥60Hz。
3、手指按下，沒擡起時觸發多少中斷？
中斷個數也就是檢測頻率，按下沒提起一直有中斷。這樣我們就可有判斷單點、劃線之類的操作；
4、校準功能、自動校準（有個別電容屏沒有的，用軟體校準）
（1）、初始化校準
不同的溫度、溼度及物理空間結構均會影響到電容感測器在閒置狀態的基準值。一般電容觸控式螢幕會在初始化的 200ms內根據環境情況自動獲得新的檢測基準。完成觸控式螢幕檢測的初始化。
（2）、 自動溫漂補償
溫度、溼度或灰塵等環境因素的緩慢變化,也會影響到電容感測器在閒置狀態的基準值。實時檢測各點資料的變化,對歷史資料進行統計分析,由此來修正檢測基準。從而降低環境變化對觸控式螢幕檢測的影響。
5、推薦工作條件(環境溫度為 25°C,VDD=2.8V)
|
引數 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
單位 |
|
模擬AVDD(參考AGND) |
2.5 |
2.8 |
3.6 |
V |
|
數字DVDD(參考DGND) |
2.5 |
2.8 |
3.6 |
V |
|
電源紋波 |
50(注意電池、充電器的影響) |
mV |
||
|
工作溫度 |
-20 |
+25 |
+85 |
度 |
|
工作溼度 |
- |
- |
95 |
% |
三、硬體介面電路：
如下圖：
|
SDA |
IIC資料 要上拉電阻，為1K； |
|
SCL |
IIC 時鐘（400KHz） |
|
TP_EN |
使能腳（gt8105為高電平） |
|
INT |
中斷（一直點到觸控式螢幕時中斷是一直髮出的） |
|
VCC |
3.3V 這個電壓一直有 |
|
GND |
地 |
軟體部分，整體流程如下：
三、IIC配置
裝置到晶片的資料、初始化值都是從這條總線上傳輸的，首先我們要配置這個條匯流排，
/linux/arch/arm/mach-exynos/mach-smdkv310.c,這個因平臺而已，地址右移也跟情況而定，如果本來就是7bit的地址就不用移位。
static struct i2c_board_info i2c_devs5[] __initdata = {
#if CONFIG_TOUCHSCREEN_GT8105
{
I2C_BOARD_INFO("Goodix-TS", (0xaa>>1)),
.irq = IRQ_EINT(5),
}
#endif
};
四、電源、復位（使能腳）
1、電源
3.3V的電源是一直有的，這個硬體上給就行了。
2、復位（時能腳），這個因觸控式螢幕而已，gt8105工作時要高電平。
在：linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中
#define RESETPIN_CFG s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(4), S3C_GPIO_OUTPUT)
#define RESETPIN_SET0 gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),0)
#define RESETPIN_SET1 gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),1)
static void goodix_reset(void)
{
int err;
err = gpio_request(EXYNOS4_GPB(4), "GPX1");
if (err)
printk(KERN_ERR "#### failed to request GPB_4 ####\n");
RESETPIN_CFG; //配置管腳功能
RESETPIN_SET0;//管腳拉低
mdelay(20); //延時
RESETPIN_SET1;//管腳拉高
mdelay(60);
gpio_free(EXYNOS4_GPB(4));
}
五、中斷配置
在：linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中
#define INT_PORT EXYNOS4_GPX0(5)
#ifdef INT_PORT
#define TS_INT IRQ_EINT(5)//中斷引腳，中斷號
#define INT_CFG S3C_GPIO_SFN(0x0F)
#else
在：linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中 中斷申請
#ifdef INT_PORT
client->irq=TS_INT;
if (client->irq)
{
ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,client->name, ts);
#endif
驅動有幾個比較重要的部分：probe函式分析；中斷申請、工作佇列排程；中斷下半部函式的執行，座標值計算、上報。
1、probe函式分析
static int goodix_ts_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
struct goodix_ts_data *ts;
…………
// 1,分配觸控式螢幕結構核心空間；
ts = kzalloc(sizeof(*ts), GFP_KERNEL);
…………
// 2,初始化工作佇列，這個比較重要，中斷觸發後，呼叫佇列中的goodix_ts_work_func函式，計算上報座標值；
INIT_WORK(&ts->work, goodix_ts_work_func);
…………
// 3, 觸控晶片初始化；
for(retry=0; retry<3; retry++)
{
ret=goodix_init_panel(ts);
…………
}
//4、觸控式螢幕復位，拉高；
goodix_reset();
#ifdef INT_PORT
// 5,中斷申請，TS_INT就是我們所設定的中斷腳；
client->irq=TS_INT;
ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
client->name, ts);
………………
#endif
// 6、分配input驅動核心空間；
ts->input_dev = input_allocate_device();
// 7,input初始化引數設定，我們在前面提到Linux與Android 多點觸控協議裡有對這部分說明；
ts->input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_SYN) | BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_ABS) ;
ts->input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_TOUCH)] = BIT_MASK(BTN_TOUCH);
ts->input_dev->absbit[0] = BIT(ABS_X) | BIT(ABS_Y) | BIT(ABS_PRESSURE); // absolute coor (x,y)
#ifdef HAVE_TOUCH_KEY
for(retry = 0; retry < MAX_KEY_NUM; retry++)
{
input_set_capability(ts->input_dev,EV_KEY,touch_key_array[retry]);
}
#endif
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_X, 0, ts->abs_x_max, 0, 0);
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_Y, 0, ts->abs_y_max, 0, 0);
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_PRESSURE, 0, 255, 0, 0);
//8、這部分針對觸控式螢幕引數設定；
#ifdef GOODIX_MULTI_TOUCH
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, ts->abs_x_max, 0, 0);
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, ts->abs_y_max, 0, 0);
input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_TRACKING_ID, 0, ts->max_touch_num, 0, 0);
#endif
//9、觸控式螢幕版本資訊設定；
sprintf(ts->phys, "input/ts");
ts->input_dev->name = goodix_ts_name;
ts->input_dev->phys = ts->phys;
ts->input_dev->id.bustype = BUS_I2C;
ts->input_dev->id.vendor = 0xDEAD;
ts->input_dev->id.product = 0xBEEF;
ts->input_dev->id.version = 10427; //screen firmware version
//10,對於input子系統來說，這個是重頭戲了，只有註冊了input子系統，其他的才有做用；
ret = input_register_device(ts->input_dev);
………………
// 11,對睡眠喚醒操作；
#ifdef CONFIG_HAS_EARLYSUSPEND
ts->early_suspend.level = EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN + 1;
ts->early_suspend.suspend = goodix_ts_early_suspend;
ts->early_suspend.resume = goodix_ts_late_resume;
register_early_suspend(&ts->early_suspend);
#endif
………………
}
（1）、分配觸控式螢幕結構核心空間；
struct goodix_ts_data {
uint16_t addr;
uint8_t bad_data;
struct i2c_client *client;
struct input_dev *input_dev;
int use_reset; //use RESET flag
int use_irq; //use EINT flag
int read_mode; //read moudle mode,20110221 by andrew
struct hrtimer timer;
struct work_struct work;
char phys[32];
int retry;
struct early_suspend early_suspend;
int (*power)(struct goodix_ts_data * ts, int on);
uint16_t abs_x_max;
uint16_t abs_y_max;
uint8_t max_touch_num;
uint8_t int_trigger_type;
uint8_t green_wake_mode;
};
（2）、初始化工作佇列，這個比較重要，中斷觸發後，呼叫佇列中的goodix_ts_work_func函式，計算上報座標值；這個和中斷申請一起分析；
（3）、觸控晶片初始化；
對觸控晶片暫存器的初始化，這裡面對中斷方式設定等，一般晶片廠的FAE在除錯的時候會修改這裡面的值，這個也是因晶片而異，有的在驅動裡做，可以直接改；有的直接做成韌體了，那部分要FAE幫忙了。
uint8_t cfg_info_group1[] =
{
0x65,0x00,0x25,0x80,0x19,0x00,0x00,0x2C,0x11,0x11,0x32,0x02,0x08,0x10,0x20,0x00,
0x00,0x88,0x88,0x88,0x03,0x13,0x32,0x64,0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,
0x08,0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0xFF,0x0D,0x0E,0x0F,0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,
0x17,0x18,0x19,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00
};
（4）、觸控式螢幕復位，拉高；
gt8015在工作時要拉高，所以我們做一個拉低—延時--拉高的操作；
（5）、中斷申請，TS_INT就是我們所設定的中斷腳，和（2）一起後面分析；
（6）、分配input驅動核心空間；
ts->input_dev= input_allocate_device();（7）、input初始化引數設定，我們在前面提到Linux與Android 多點觸控協議裡有對這部分說明；（8）、這部分針對觸控式螢幕引數設定；
（9）、觸控式螢幕版本資訊設定；
cat /proc/bus/input/devices時可以看到下面資訊（這個是pixcir的觸控式螢幕）
I: Bus=0018 Vendor=0000 Product=0000 Version=0000
N: Name="pixcir-ts"
P: Phys=
S: Sysfs=/devices/platform/s3c2440-i2c.5/i2c-5/5-005c/input/input3
U: Uniq=
H: Handlers=kbd event3
B: PROP=0
B: EV=b
B: KEY=400 0 0 0 0 1000 40000800 0 0 0 0
B: ABS=2650000 1000000
（10）、對於input子系統來說，這個是重頭戲了，驅動註冊到input子系統；
input_register_device(ts->input_dev);（11），觸控式螢幕睡眠喚醒操作，這部分不做詳細說明，感興趣的可以看下……
2、中斷申請、工作佇列排程
（1）、中斷申請
ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
client->name, ts);
第一個引數： 中斷號，client->irq，client->irq=TS_INT;
#define TS_INT IRQ_EINT(5)對應到我們要申請的中斷；
第二個引數：中斷執行函式，goodix_ts_irq_handler ；
第三個引數：中斷觸發方式：上升沿觸發、下降沿觸發、高電平觸發、低電平觸發
IRQ_TYPE_EDGE_RISING,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH
第四個引數：
第五個引數：
（2）、中斷處理函式 goodix_ts_irq_handler
static irqreturn_t goodix_ts_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
struct goodix_ts_data *ts = dev_id;
queue_work(goodix_wq, &ts->work);
return IRQ_HANDLED;
}
看下queue_work()這個函式中的兩個引數：
a、goodix_wq
goodix_wq=create_singlethread_workqueue("goodix_wq"); //createa work queue and worker thread在函式 goodix_ts_init中，建立工作佇列和工作執行緒,初始化時建立執行緒。
b、&ts->work
在函式goodix_ts_probe（）中：
INIT_WORK(&ts->work,goodix_ts_work_func);在工作佇列&ts->work中增加 goodix_ts_work_func任務。
也就是當中斷函式觸發時，執行中斷函式goodix_ts_irq_handler（），中斷函式裡面對佇列排程，呼叫佇列中的goodix_ts_work_func（）函式。
3、中斷下半部函式的執行goodix_ts_work_func（）函式
這就是核心部分，座標點的計算、上報、多點處理都在這個函式中執行。
static void goodix_ts_work_func(struct work_struct *work)
{
int ret=-1;
int tmp = 0;
uint8_t point_data[(1-READ_COOR_ADDR)+1+2+5*MAX_FINGER_NUM+1]={ 0 }; //read address(1byte)+key index(1byte)+point mask(2bytes)+5bytes*MAX_FINGER_NUM+coor checksum(1byte)
uint8_t check_sum = 0;
uint16_t finger_current = 0;
uint16_t finger_bit = 0;
unsigned int count = 0, point_count = 0;
unsigned int position = 0;
uint8_t track_id[MAX_FINGER_NUM] = {0};
unsigned int input_x = 0;
unsigned int input_y = 0;
unsigned int input_w = 0;
unsigned char index = 0;
unsigned char touch_num = 0;
struct goodix_ts_data *ts = container_of(work, struct goodix_ts_data, work);
if(g_enter_isp)return;
COORDINATE_POLL:
if((ts->int_trigger_type> 1)&& (gpio_get_value(INT_PORT) != (ts->int_trigger_type&0x01)))
{
goto NO_ACTION;
}
if( tmp > 9) {
dev_info(&(ts->client->dev), "I2C transfer error,touchscreen stop working.\n");
goto XFER_ERROR ;
}
if(ts->bad_data)
msleep(20);
point_data[0] = READ_COOR_ADDR; //read coor address
//1、讀取觸控式螢幕值，手指數、座標值等；
ret=i2c_read_bytes(ts->client, point_data, ((1-READ_COOR_ADDR)+1+2+5*ts->max_touch_num+1));
…………
//2、判斷是否有手指按下；
finger_current = (point_data[3 - READ_COOR_ADDR]<<8) + point_data[2 – READ_COOR_ADDR];
if(finger_current)//3、如果有手指按下
{
point_count = 0, finger_bit = finger_current;
//3，迴圈判斷有多少手指按下；
for(count = 0; (finger_bit != 0) && (count < ts->max_touch_num); count++)//cal how many point touch currntly
{
if(finger_bit & 0x01)
{
track_id[point_count] = count;
point_count++;
}
finger_bit >>= 1;
}
//4、把按下手指數賦給touch_num；
touch_num = point_count;
//5、計算座標值；
check_sum = point_data[2 - READ_COOR_ADDR] + point_data[3 - READ_COOR_ADDR]; //cal coor checksum
count = 4 - READ_COOR_ADDR;
for(point_count *= 5; point_count > 0; point_count--)
check_sum += point_data[count++];
check_sum += point_data[count];
if(check_sum != 0) //checksum verify error
{
printk("coor checksum error!\n");
if(ts->int_trigger_type> 1)
goto COORDINATE_POLL;
else
goto XFER_ERROR;
}
}
//6、讀取值座標值上報；
if(touch_num)
{
//7、touch_num為按下手指個數，依次迴圈讀取；
for(index=0; index<touch_num; index++)
{
position = 4 - READ_COOR_ADDR + 5*index;
//8、讀出X的值；
input_x = (unsigned int) (point_data[position]<<8) + (unsigned int)( point_data[position+1]);
//9、讀出Y的值；
input_y = (unsigned int)(point_data[position+2]<<8) + (unsigned int) (point_data[position+3]);
input_w =(unsigned int) (point_data[position+4]);
//10、如果讀出值超出範圍，退出；
if((input_x > ts->abs_x_max)||(input_y > ts->abs_y_max))
continue;
//11、下面的函式依次上報座標， input_mt_sync單點同步
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_X, input_x);
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, input_y);
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, input_w);
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, input_w);
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TRACKING_ID, track_id[index]);
input_mt_sync(ts->input_dev);
}
}
//12、沒有觸控時，初始值為0；
else
{
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0);
input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0);
input_mt_sync(ts->input_dev);
}
//13、同步多點值；
input_sync(ts->input_dev);
if(ts->int_trigger_type> 1)
{
msleep(POLL_TIME);
goto COORDINATE_POLL;
}
goto END_WORK_FUNC;
NO_ACTION:
END_WORK_FUNC:
XFER_ERROR:
return;
}
總的來數，當我們手指按下是，不管是單個手指，還是多個手指，座標值和一些資訊儲存到觸控晶片的相應暫存器中，然後再通過IIC讀出，送到主控中就可以了，其他事情就是android去處理了。
如下圖所示，規格書中座標及重量：XY座標快取暫存器的高低位：
中斷觸發--中斷函式--工作佇列排程--功能函式執行