Linux下的觸摸屏驅動

一．觸摸屏理論概述

對于觸摸屏驅動，我們主要需要掌握觸摸屏驅動代碼和應用層測試代碼。下面講的是基于Mini2440的觸摸屏驅動，現在的驅動我們都將設備和驅動分離，掛在平臺設備總線上，讓設備和驅動去匹配。而我們在linu2.6.32.2內核版本中的觸摸屏驅動仍然沒有將設備和驅動分離，這樣就不存在匹配問題，這種現象其實我們并不陌生，在我們學習驅動的前期，都會研究簡單字符驅動代表LED驅動，那個驅動就是把設備和驅動寫在了一起?？偨Y下，驅動和設備可以分離也可以不分離，建議分離，而本觸摸屏驅動沒有分離設備和驅動，有興趣可以將設備和驅動進行分離。

先說明下觸摸屏的工作原理，當有人在觸摸屏上按下觸筆時，觸摸屏的四個引腳會產生不同的電壓值，這樣觸摸屏控制器就能檢測到這種變化，從而產生INT_TC中斷，表示觸筆按下。然后在得到CPU指示的情況下，觸摸屏控制器可以根據四個引腳上產生的不同電壓值進行AD轉換，從而計算出X和Y坐標的數值，并在將這兩個值保持到其內部寄存器后，發出INT_ADC中斷，表示坐標轉換已完成，從而軟件就可以讀取按下觸筆的位置。

二．觸摸屏驅動分析

本驅動分析很有特點，我對觸摸屏驅動的分析是按照整個觸摸事件的執行順序進行代碼分析的，有的函數由于每次被執行完成的任務不同，所以需要多次分析。同時，我把整個觸摸事件的來龍去脈也都說的很清楚了。

驅動分析/driver/input/touchscreen/s3c2410_ts.c

static int __init s3c2410ts_init(void)

{

struct input_dev *input_dev;

adc_clock = clk_get(NULL, "adc");? //獲取時鐘

if (!adc_clock) {

printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source ");

return -ENOENT;

}

clk_enable(adc_clock);?? //使能時鐘

base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);? //物理地址轉為虛擬地址

if (base_addr == NULL) {

printk(KERN_ERR "Failed to remap register block ");

return -ENOMEM;

}

s3c2410_ts_connect();? //觸摸屏端口配置

//使能預分頻，分頻系數為0xff

iowrite32(S3C2410_ADCCON_PRSCEN| S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF),base_addr+S3C2410_ADCCON);

iowrite32(0xffff,? base_addr+S3C2410_ADCDLY); //延時

//檢查光標按下中斷信號，等待中斷

iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);

input_dev = input_allocate_device();? //分配input設備

if (!input_dev) {

printk(KERN_ERR "Unable to allocate the input device !! ");

return -ENOMEM;

}

dev = input_dev;

//支持按鍵事件、坐標事件

dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS);

dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH);

//對于X軸范圍是0-ox3ff，數據誤差是0，中心平滑位置是0

input_set_abs_params(dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);

input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);

input_set_abs_params(dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);

dev->name = s3c2410ts_name;

dev->id.bustype = BUS_RS232;

dev->id.vendor = 0xDEAD;

dev->id.product = 0xBEEF;

dev->id.version = S3C2410TSVERSION;

//申請AD轉換中斷

if(request_irq(IRQ_ADC,stylus_ac tion,IRQF_SHARED|IRQF_SAMPLE_RANDOM,"s3c2410_action", dev)) {

printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_ADC ! ");

iounmap(base_addr);

return -EIO;

}

//申請觸摸中斷

if (request_irq(IRQ_TC, stylus_updown, IRQF_SAMPLE_RANDOM,

"s3c2410_action", dev)) {

printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_TC ! ");

iounmap(base_addr);

return -EIO;

}

printk(KERN_INFO "%s successfully loaded ", s3c2410ts_name);

input_register_device(dev);

return 0;

}

下面是這個模塊加載函數中調用的一個配置端口函數

static inline void s3c2410_ts_connect(void)

{

//將觸摸屏用到的四個端口配置成觸摸屏模式

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG(12), S3C2410_GPG12_XMON);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG(13), S3C2410_GPG13_nXPON);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG(14), S3C2410_GPG14_YMON);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG(15), S3C2410_GPG15_nYPON);

}

我們來分析兩種情況，第一種情況，如果沒有按下觸摸屏

驅動中定義了一個定時器

static struct timer_list touch_timer =

TIMER_INITIALIZER(touch_timer_fire, 0, 0);

因為這個定時器的期限時間設置為0，這表示當驅動加載后就會執行一次定時函數touch_timer_fire

static void touch_timer_fire(unsigned long data)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

int updown;

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);? //讀取X坐標

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);? //讀取Y坐標

updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)); //觸摸屏是否被按下，如果按下updowm=1

if (updown) {

if (count != 0) {

long tmp;????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

tmp = xp;

xp = yp;

yp = tmp;????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

xp >>= 2;

yp >>= 2;

input_report_abs(dev, ABS_X, xp);

input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);

input_sync(dev);

}

xp = 0;????

yp = 0;

count = 0;

iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);

iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);

} else { //沒有被按下

count = 0;??????? //初始化count為0，表示當前AD轉換沒發生

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);? //向input子系統報告未按下

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0);

input_sync(dev);

iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC); //等待按鍵中斷

if (OwnADC) { //OwnADC是獲取一把鎖標示，在此為0

OwnADC = 0;

up(&ADC_LOCK);

}

第二種情況，如果觸摸屏被按下，首先觸發觸摸中斷，執行stylus_updown函數

static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

int updown;

if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) {? //獲取一把鎖

OwnADC = 1;?????? //表示獲得鎖

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0); //讀取X軸數據

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1); //讀取Y軸數據

updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)); //觸摸屏是否被按下，按下updowm=1

if (updown) {

touch_timer_fire(0);? //?如果觸摸屏被按下，執行touch_timer_fire

} else {? //去抖動操作，釋放鎖

OwnADC = 0;

up(&ADC_LOCK);

}

return IRQ_HANDLED;

}

下面我們第二次分析touch_timer_fire，而這次主要是因為觸摸中斷中調用了這個函數，假設當前觸摸屏被按下后，坐標值還沒進行AD轉換

static void touch_timer_fire(unsigned long data)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

int updown;

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);

updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));

if (updown) {? //觸摸屏被按下

if (count != 0) { //count是全局變量，統計AD轉換次數,目前未AD轉換

long tmp;????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

tmp = xp;

xp = yp;

yp = tmp;?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????

xp >>= 2;

yp >>= 2;

input_report_abs(dev, ABS_X, xp);

input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);

input_sync(dev);

}

xp = 0;? ????//雖然觸摸屏被按下，但是未完成AD轉換

yp = 0;

count = 0;

//自動連續測量X和Y坐標

iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);

//AD轉換開始且該位在開始后清零

iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);

} else {

count = 0;

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0);

input_sync(dev);

iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);

if (OwnADC) {

OwnADC = 0;

up(&ADC_LOCK);

}

現在我們知道，如果觸摸屏被按下，但是AD還沒轉換完畢，那么我們會開啟AD轉換，自動測量X和Y坐標，這樣就會觸發AD轉換中斷，執行AD轉換的中斷處理程序。其實當我們的觸摸屏被按下，當X和Y軸獲取電壓值，然后就會進行AD轉換，執行AD轉換的中斷處理程序。好了，我們該看看AD轉換的中斷代碼了。

static irqreturn_t stylus_action(int irq, void *dev_id)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

if (OwnADC) { //只有觸摸屏被按下，相應了觸摸中斷該標志才為1

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0); //讀取X坐標

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);? //讀取Y坐標

xp += data0 & S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK;//疊加X坐標

yp += data1 & S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK;//疊加Y坐標

count++;? //統計AD轉換次數

if (count < (1<<2)) { //如果AD轉換次數不足4次

//自動連續測量X和Y坐標

iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);

//AD轉換開始且該位在開始后清零

iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) |S3C2410_ADCCON_ENABLE_START,base_addr+S3C2410_ADCCON);

} else {

mod_timer(&touch_timer, jiffies+1); //四次AD轉換后，修改定時時間

iowrite32(WAIT4INT(1), base_addr+S3C2410_ADCTSC);//等待釋放

}

return IRQ_HANDLED;

}

在這個AD轉換的中斷程序中，有一個全局變量count令人費解，count是什么作用呢？我們做AD轉換時，其實是對一個點進行了四次采樣，然后把四次采樣結果進行疊加然后取平均。這樣提高AD轉換的精確度。在上面這個AD轉換的中斷處理程序中，我們知道，當count不足4次時，會繼續進行自動連續測量X和Y坐標并開啟AD轉換，只有當AD轉換次數達到四次后，就會修改定時器的時間，使得下一個節拍到來時執行定時器處理程序，并且等待按鍵被釋放。當AD轉換完畢，我們在下一個節拍到來后，會執行一次定時器程序touch_timer_fire

static void touch_timer_fire(unsigned long data)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

int updown;

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);

updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));

if (updown) {? //觸摸屏被按下

if (count != 0) { //count是全局變量，統計AD轉換次數,目前已經4次

long tmp;????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

tmp = xp;

xp = yp;

yp = tmp;? // X和Y軸數據交換?????????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????

xp >>= 2; //因為對同一個點采樣四次，這里對X軸取平均

yp >>= 2; //因為對同一個點采樣四次，這里對Y軸取平均

input_report_abs(dev, ABS_X, xp); //報告X坐標

input_report_abs(dev, ABS_Y, yp); //報告Y坐標

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1); //報告觸摸事件

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);

input_sync(dev); //同步

}

xp = 0;???? //清零

yp = 0;

count = 0;

//自動連續測量X和Y坐標

iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);

//AD轉換開始且該位在開始后清零

iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);

} else {

count = 0;

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0);

input_sync(dev);

iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);

if (OwnADC) {

OwnADC = 0;

up(&ADC_LOCK);

}

這里首先解釋下，為什么要對X和Y坐標值交換，因為我們的X35LCD屏是240*320的，為了滿足用戶“X軸長Y軸短”的習慣，在此進行X和Y坐標值交換，當然在此不交換，不會影響觸摸屏驅動的運行。

我們這次分析這個定時器touch_timer_fire，最終發現我們不但向input子系統報告了我們的坐標值，還對坐標變量和統計AD轉換次數變量清零，最后還打開了AD轉換開關，既然這次觸摸事件已經結束，那么這里怎么還打開AD轉換開關呢？其實，如果你足夠細心，你會發現，雖然AD開關打開了，然后會執行AD轉換的中斷處理程序，一旦進入AD轉換，肯定也是轉換四次，然后在下一個節拍到來時，執行定時程序，最關鍵的是，此時我們的觸摸屏按鍵已經釋放了，在這一的背景下，我們再次跟蹤定時函數touch_timer_fire

static void touch_timer_fire(unsigned long data)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

int updown;

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);? //讀取X坐標

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);? //讀取Y坐標

updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)); //觸摸屏是否被按下，如果按下updowm=1

if (updown) {

if (count != 0) {

long tmp;????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

tmp = xp;

xp = yp;

yp = tmp;????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

xp >>= 2;

yp >>= 2;

input_report_abs(dev, ABS_X, xp);

input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);

input_sync(dev);

}

xp = 0;????

yp = 0;

count = 0;

iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);

iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);

} else { //沒有被按下

count = 0;??????? //初始化count為0，表示當前AD轉換沒發生

input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);? //向input子系統報告未按下

input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0); //觸摸屏是抬起狀態

input_sync(dev);

iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC); //等待按鍵中斷

if (OwnADC) { //OwnADC是獲取一把鎖標示，在此為1

OwnADC = 0;???????????? ?//該鎖標志為0，表示釋放該鎖

up(&ADC_LOCK); //釋放鎖

}

好了，一旦釋放了鎖，那么我們觸摸屏事件的一個生命周期才真正算分析結束了，不過在此還有一個問題沒有解決，就是當我們觸摸屏按鍵被釋放后，其實也會產生一個按鍵中斷，執行觸摸中斷程序，不過在這個程序中起初是為了獲得一個信號量，由于信號量是等待鎖，所以，程序一直在試圖獲取這個信號量，當我們的信號量在上面這個touch_timer_fire中被釋放后，我們就會再次獲取這個信號量，繼續跟蹤這個觸摸中斷函數stylus_updown

static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)

{

unsigned long data0;

unsigned long data1;

int updown;

if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) { //再次獲取鎖

OwnADC = 1;

data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);

data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);

updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));

if (updown) {?? //因為是釋放操作，所以updowm=0

touch_timer_fire(0);

} else {

OwnADC = 0;

up(&ADC_LOCK);?? //釋放鎖

}

return IRQ_HANDLED;

}

好了，這樣我們就真正結束了一次觸摸時間的周期。

總結下觸摸屏控制的整個運行過程:

Step1：軟件開啟INT_ADC和INT_TS中斷，設置ADCCON以確定AD轉換需要的時鐘頻率，設置ADCDLY以確定從得到命令到開始轉換坐標的延時時長，設置ADCTSC使得觸摸屏處于等待觸筆按下狀態

Step2：當觸筆按下，產生INT_TC中斷，執行stylus_updown，stylus_updown首先判斷中斷產生的原因是不是觸筆按下，是的話就調用定時函數touch_timer_fire，在touch_timer_fire中設置ADCTSC使得觸摸屏準備進行自動X/Y軸轉換狀態，然后設置ADCCON啟動坐標轉換，結束stylus_updown。

Step3：觸摸屏在延遲指定時間后開始轉換X/Y坐標，并將轉換的結果保存到ADCDAT0和ADADAT1中，完成后發出INT_ADC中斷，表示轉換完成。

Step4：進入INT_ADC中斷處理程序stylus_action，獲取X/Y軸坐標，然后進行四次坐標轉換以求平均值，最后設置ADCTSC使得觸摸屏處于等待觸筆釋放狀態，同時當下一個節拍到來時，調用touch_timer_fire向input子系統報告坐標。

Step5：當觸筆釋放，還會產生INT_TC中斷，進入其中斷處理程序，得到觸筆釋放的消息，最后設置ADCTSC使得觸摸屏處于下一次等待觸筆按下狀態。

三．觸摸屏驅動測試

由于mini2440的觸摸屏驅動是基于input子系統的，而input子系統給用戶層提供的是input_event結構體，我們主要是在應用層接收這個結構體，然后對其類型進行分類，取出我們需要的數值。

struct input_event { struct timeval time;

unsigned short type;? //支持的類型，如EV_ABS

unsigned short code;?? //支持的具體事件，如坐標事件的ABS_X

unsigned int value; ?//值

};

測試觸摸屏驅動的應用層代碼如下

#include