6 linux 触摸屏驱动程序

实验目的和内容

实验目的：复习linux系统总线驱动设备模型，了解在该框架下触摸屏驱动程序的实现步骤。

实验内容：以四线电阻触摸屏为例，实现触摸点X、Y坐标位置的检测。

电阻触摸屏工作原理简介

触摸屏一般由如下三部分组成：两层透明导体层、中间的隔离层、电极。电阻触摸屏选用租型导体材料。当某一层（X层）电极加上电压（X+、X-）后，会在该层形成电压梯度，当手指按压触摸屏时，平时相互绝缘的两层导体层会在接触点有了接触，此时可在未加电的一层（Y层）测得接触点的电压，再根据电压与电极之间的距离关系，即可换算出该接触点加电层（X层）对应的坐标位置。将电压切换至另一层（Y层），得到另一层（Y层）的坐标位置。即可确定接触点当前的坐标位置。电阻屏的关键在于材料，根据引线多少，分为四线、无线、六线等多线电阻触摸屏。

S3C2440内置的ADC和触摸屏接口如图所示，通过4个MOS管分别给X、Y方向施加电压，通过ADC通道采集X、Y方向的电压值。

触摸屏的使用过程中：

当有触摸动作时，产生触摸屏INT_TC中断；
在INT_TC中断服务程序中，启动ADC转换X、Y的坐标；
ADC转换结束，产生ADC中断；
在ADC中断服务程序中，向上层上报ADC转换的结果；
松开触摸屏。

为了让触摸屏支持连按、滑动等动作，因此在处理中需增加定时器，在4中一次ADC转换结果上报结束后。启动定时器，一旦定时器时间到达，重新启动一次ADC转换。

程序编写

Linux内核中触摸屏驱动是在input输入子系统的框架上编写的。前面章节已经对输入子系统的结构进行了分析，https://www.cnblogs.com/beijiqie1104/p/11418082.html。其中inputcore层由内核提供，不需要修改，EventHandler层中的Evdev.c文件也可支持所有的输入设备。因此，本次实验只需完成input driver层对触摸屏设备的访问，中断的设置，以及将产生的触摸事件上报给inputcore，即实现触摸屏input_dev的分配，设置、注册，以及硬件相关的配置。

入口函数s3c_ts_init编写如下：

使用input_allocate_device分配s3c_ts_dev结构体空间；
配置s3c_ts_dev结构体可以产生EV_KEY、EV_ABS事件，细分为EV_KEY中的BTN_TOUCH事件，EV_ABS事件中ABS_X、ABS_Y、ABS_PRESSURE事件。
使用input_register_device注册s3c_ts_dev设备。
硬件相关的配置：

ADC/TC时钟使能；
设置S3C2440的ADC/TC的寄存器配置；
IRQ_TC中断和IRQ_ADC中断的注册；
进入等待按键按下模式。

出口函数s3c_ts_exit编写如下：

IRQ_TC中断和IRQ_ADC中断的注销；
取消s3c_ts_dev设备挂载；
释放分配的s3c_ts_dev结构体空间。

按照上述步骤，已基本完成触摸屏驱动程序的编写，当有触摸动作发生时，已经可以检测到触摸信号。为了得到触摸点的坐标值，还需要在IRQ_TC中断服务函数中处理，当检测是按键按下操作时，调用enter_measure_xy_mode()进入到XY坐标测量模式，启动ADC转换start_adc()。

为了提高坐标检测的精度，采取舍弃无效值，多次测量求平均值，软件过滤等方式。

通过增加定时器，实现按键的连按和滑动检测。

代码如下：

#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/serio.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/clk.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/plat-s3c24xx/ts.h>
#include <asm/arch/regs-adc.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
static struct input_dev *s3c_ts_dev;
struct s3c_ts_reg
{
unsigned long adccon;
unsigned long adctsc;
unsigned long adcdly;
unsigned long adcdat0;
unsigned long adcdat1;
unsigned long adcupdn;
};
static volatile struct s3c_ts_reg *s3c_ts_regs;
static struct timer_list s3c_ts_timer;
static void enter_wait_pen_down_mode(void)
{
s3c_ts_regs->adctsc = 0xd3;
}
static void enter_wait_pen_up_mode(void)
{
s3c_ts_regs->adctsc = 0x1d3;
}
static void enter_measure_xy_mode(void)
{
s3c_ts_regs->adctsc = (1<<3) | (1<<2);
}
static void start_adc(void)
{
s3c_ts_regs->adccon |= (1<<0);
}
static int s3c_filter_ts(int x[], int y[])
{
#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 =(x[2] > avr_x)?(x[2] - avr_x):(avr_x - x[2]);
det_y =(y[2] > avr_y)?(y[2] - avr_y):(avr_y - y[2]);
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 =(x[3] > avr_x)?(x[3] - avr_x):(avr_x - x[3]);
det_y =(y[3] > avr_y)?(y[3] - avr_y):(avr_y - y[3]);
if((det_x > ERR_LIMIT)||(det_y > ERR_LIMIT))
return 0;
return 1;
}
static irqreturn_t pen_down_up_irq(int irq, void *dev_id)
{
if(s3c_ts_regs->adcdat0 & (1<<15))
{
//printk("pen up ");
enter_wait_pen_down_mode();
input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);
input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 0);
input_sync(s3c_ts_dev);
}
else
{
//printk("pen down ");
//enter_wait_pen_up_mode();
enter_measure_xy_mode();
start_adc();
}
return IRQ_HANDLED;
}
static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)
{
static int cnt = 0;
static int x[4],y[4];
int adcdat0, adcdat1;
/* 优化措施2: ADC转换完成时，触摸笔弹起，则扔掉此次转换的数据 */
adcdat0 = s3c_ts_regs->adcdat0;
adcdat1 = s3c_ts_regs->adcdat1;
if(adcdat0 & (1<<15))
{
cnt = 0;
enter_wait_pen_down_mode();
input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);
input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 0);
input_sync(s3c_ts_dev);
}
else
{
//printk("adc irq cnt = %d, x = %d, y = %d ", ++cnt, s3c_ts_regs->adcdat0 & 0x3ff, s3c_ts_regs->adcdat1 & 0x3ff);
/* 优化措施3；多次测量求平均值 */
x[cnt] = adcdat0 & 0x3ff;
y[cnt] = adcdat1 & 0x3ff;
cnt++;
if(cnt == 4)
{
/* 优化措施4: 软件过滤 */
if(s3c_filter_ts(x, y))
{
//printk("x = %d, y = %d ",(x[0]+x[1]+x[2]+x[3])/4, (y[0]+y[1]+y[2]+y[3])/4);
input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_X, (x[0]+x[1]+x[2]+x[3])/4);
input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_Y, (y[0]+y[1]+y[2]+y[3])/4);
input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 1);
input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 1);
input_sync(s3c_ts_dev);
}
cnt = 0;
enter_wait_pen_up_mode();
mod_timer(&s3c_ts_timer, jiffies + HZ/100);
}
else
{
enter_measure_xy_mode();
start_adc();
}
}
return IRQ_HANDLED;
}
static void s3c_ts_timer_func(unsigned long data)
{
if(s3c_ts_regs->adcdat0 & (1<<15))
{
/* 弹起 */
enter_wait_pen_down_mode();
}
else
{
/* 按下 */
enter_measure_xy_mode();
start_adc();
}
}
static int s3c_ts_init(void)
{
struct clk *adc_clk ;
/* 1 分配 */
s3c_ts_dev = input_allocate_device();
/* 2 配置 */
/* 2.1、可以产生哪类事件 */
set_bit(EV_KEY, s3c_ts_dev->evbit);
set_bit(EV_ABS, s3c_ts_dev->evbit);
/* 2.2 能产生事件中的哪一类子事件 */
set_bit(BTN_TOUCH, s3c_ts_dev->keybit);
input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);
input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);
input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);
/* 3 注册 */
input_register_device(s3c_ts_dev);
/* 4 硬件相关配置 */
/* 4.1 使能时钟*/
adc_clk = clk_get(NULL, "adc");
if(!adc_clk)
{
printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source ");
return -ENOENT;
}
clk_enable(adc_clk);
/* 4.2 设置s3c2440的ADC/TS寄存器 */
s3c_ts_regs = ioremap(0x58000000, sizeof(struct s3c_ts_reg));
/* ADCCON
* ADCCON[14] : 1 A/D converter prescaler enable
* ADCCON[13:6]: A/D converter prescaler value
* 49, ADCCLK = 50MHz/(49+1) = 1 MHz
* ADCCON[5:3]: Analog input channel select
000 = AIN 0
001 = AIN 1
010 = AIN 2
011 = AIN 3
100 = YM
101 = YP
110 = XM
111 = XP
* ADCCON[2]: Standby mode select
0 = Normal operation mode
* ADCCON[0]: A/D conversion starts by enable
* 0 = No operation
1 = A/D conversion starts and this bit is cleared after the startup
*/
s3c_ts_regs->adccon = (1<<14) |(49<<6);
request_irq(IRQ_TC, pen_down_up_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
"s3c_ts_pen", NULL);
request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
"adc", NULL);
/* 优化措施1 :
* 设置ADCDLY为最大，确保电压稳定后再触发IRQ_TC中断
*/
s3c_ts_regs->adcdly = 0xffff;
/* 优化措施2:
*启动定时器，处理长按/滑动的情况
*/
init_timer(&s3c_ts_timer);
s3c_ts_timer.function = s3c_ts_timer_func;
add_timer(&s3c_ts_timer);
enter_wait_pen_down_mode();
return 0;
}
static void s3c_ts_exit(void)
{
free_irq(IRQ_TC, NULL);
free_irq(IRQ_ADC, NULL);
iounmap(s3c_ts_regs);
input_unregister_device(s3c_ts_dev);
input_free_device(s3c_ts_dev);
del_timer(&s3c_ts_timer);
}
module_init(s3c_ts_init);
module_exit(s3c_ts_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
测试

首先，使用menuconfig去掉linux内核中的触摸屏驱动，然后make uImage生成新的内核文件。使用新的不带触摸屏驱动的内核文件启动。

方法一：

安装触摸屏驱动insmod s3c_ts.ko，使用hexdump查看触摸屏设备上报的事件数据。

方法二：

使用Tslib进行测试。Tslib是一个开源的程序，能够为触摸屏驱动获得的采样提供诸如滤波、去抖、校准等功能，通常作为触摸屏驱动的适配层，为上层的应用提供了一个统一的接口。

（1）Tslib交叉编译安装

步骤如下：

tar xzf tslib-1.4.tar.gz //解压

cd tslib //进入到tslib目录

./autogen.sh //执行autogen.sh

mkdir tmp //创建tmp目录，保存编译产生的文件

echo "ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes" >arm-linux.cache

./configure --host=arm-linux --cache-file=arm-linux.cache --prefix=$(pwd)/tmp /配置/

Make //编译

make install //编译安装

按照上述步骤操作，编译安装好的Tslib工具全部保存到tmp文件夹下。注意在执行./autogen.sh命令时，可能回出现如下错误：