6 linux 触摸屏驱动程序

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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：
1. 当有触摸动作时，产生触摸屏INT_TC中断；
2. 在INT_TC中断服务程序中，启动ADC转换X、Y的坐标；
3. ADC转换结束，产生ADC中断；
4. 在ADC中断服务程序中，向上层上报ADC转换的结果；
5. 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：
1. 使用input_allocate_device分配s3c_ts_dev结构体空间；
2. 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。
3. 使用input_register_device注册s3c_ts_dev设备。
4. 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：
1. IRQ_TC中断和IRQ_ADC中断的注销；
2. 取消s3c_ts_dev设备挂载；
3. 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：
1. #include <linux/errno.h>
2. #include <linux/kernel.h>
3. #include <linux/module.h>
4. #include <linux/slab.h>
5. #include <linux/input.h>
6. #include <linux/init.h>
7. #include <linux/serio.h>
8. #include <linux/delay.h>
9. #include <linux/platform_device.h>
10. #include <linux/clk.h>
11. #include <asm/io.h>
12. #include <asm/irq.h>
14. #include <asm/plat-s3c24xx/ts.h>
16. #include <asm/arch/regs-adc.h>
17. #include <asm/arch/regs-gpio.h>
19. static struct input_dev *s3c_ts_dev;
21. struct s3c_ts_reg
22. {
23. unsigned long adccon;
24. unsigned long adctsc;
25. unsigned long adcdly;
26. unsigned long adcdat0;
27. unsigned long adcdat1;
28. unsigned long adcupdn;
29. };
31. static volatile struct s3c_ts_reg *s3c_ts_regs;
32. static struct timer_list s3c_ts_timer;
34. static void enter_wait_pen_down_mode(void)
35. {
36. s3c_ts_regs->adctsc = 0xd3;
37. }
39. static void enter_wait_pen_up_mode(void)
40. {
41. s3c_ts_regs->adctsc = 0x1d3;
42. }
44. static void enter_measure_xy_mode(void)
45. {
46. s3c_ts_regs->adctsc = (1<<3) | (1<<2);
47. }
49. static void start_adc(void)
50. {
51. s3c_ts_regs->adccon |= (1<<0);
52. }
54. static int s3c_filter_ts(int x[], int y[])
55. {
56. #define ERR_LIMIT 10
57. int avr_x, avr_y;
58. int det_x, det_y;
60. avr_x = (x[0] + x[1])/2;
61. avr_y = (y[0] + y[1])/2;
63. det_x =(x[2] > avr_x)?(x[2] - avr_x):(avr_x - x[2]);
64. det_y =(y[2] > avr_y)?(y[2] - avr_y):(avr_y - y[2]);
66. if((det_x > ERR_LIMIT)||(det_y > ERR_LIMIT))
67. return 0;
69. avr_x = (x[1] + x[2])/2;
70. avr_y = (y[1] + y[2])/2;
72. det_x =(x[3] > avr_x)?(x[3] - avr_x):(avr_x - x[3]);
73. det_y =(y[3] > avr_y)?(y[3] - avr_y):(avr_y - y[3]);
75. if((det_x > ERR_LIMIT)||(det_y > ERR_LIMIT))
76. return 0;
78. return 1;
79. }
82. static irqreturn_t pen_down_up_irq(int irq, void *dev_id)
83. {
84. if(s3c_ts_regs->adcdat0 & (1<<15))
85. {
86. //printk("pen up ");
87. enter_wait_pen_down_mode();
88. input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);
89. input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 0);
90. input_sync(s3c_ts_dev);
91. }
92. else
93. {
94. //printk("pen down ");
95. //enter_wait_pen_up_mode();
96. enter_measure_xy_mode();
97. start_adc();
98. }
99. return IRQ_HANDLED;
100. }
103. static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)
104. {
105. static int cnt = 0;
106. static int x[4],y[4];
107. int adcdat0, adcdat1;
108. /* 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 */
110. adcdat0 = s3c_ts_regs->adcdat0;
111. adcdat1 = s3c_ts_regs->adcdat1;
112. if(adcdat0 & (1<<15))
113. {
114. cnt = 0;
115. enter_wait_pen_down_mode();
116. input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);
117. input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 0);
118. input_sync(s3c_ts_dev);
119. }
120. else
121. {
122. //printk("adc irq cnt = %d, x = %d, y = %d ", ++cnt, s3c_ts_regs->adcdat0 & 0x3ff, s3c_ts_regs->adcdat1 & 0x3ff);
123. /* 优化措施3；多次测量求平均值 */
124. x[cnt] = adcdat0 & 0x3ff;
125. y[cnt] = adcdat1 & 0x3ff;
126. cnt++;
127. if(cnt == 4)
128. {
129. /* 优化措施4: 软件过滤 */
130. if(s3c_filter_ts(x, y))
131. {
132. //printk("x = %d, y = %d ",(x[0]+x[1]+x[2]+x[3])/4, (y[0]+y[1]+y[2]+y[3])/4);
134. input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_X, (x[0]+x[1]+x[2]+x[3])/4);
135. input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_Y, (y[0]+y[1]+y[2]+y[3])/4);
136. input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 1);
137. input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 1);
138. input_sync(s3c_ts_dev);
139. }
140. cnt = 0;
141. enter_wait_pen_up_mode();
142. mod_timer(&s3c_ts_timer, jiffies + HZ/100);
143. }
144. else
145. {
146. enter_measure_xy_mode();
147. start_adc();
148. }
150. }
151. return IRQ_HANDLED;
152. }
154. static void s3c_ts_timer_func(unsigned long data)
155. {
156. if(s3c_ts_regs->adcdat0 & (1<<15))
157. {
158. /* 弹起 */
159. enter_wait_pen_down_mode();
160. }
161. else
162. {
163. /* 按下 */
164. enter_measure_xy_mode();
165. start_adc();
166. }
167. }
169. static int s3c_ts_init(void)
170. {
171. struct clk *adc_clk ;
173. /* 1 分配 */
174. s3c_ts_dev = input_allocate_device();
176. /* 2 配置 */
177. /* 2.1、可以产生哪类事件 */
178. set_bit(EV_KEY, s3c_ts_dev->evbit);
179. set_bit(EV_ABS, s3c_ts_dev->evbit);
181. /* 2.2 能产生事件中的哪一类子事件 */
182. set_bit(BTN_TOUCH, s3c_ts_dev->keybit);
184. input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);
185. input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);
186. input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);
188. /* 3 注册 */
189. input_register_device(s3c_ts_dev);
191. /* 4 硬件相关配置 */
192. /* 4.1 使能时钟*/
193. adc_clk = clk_get(NULL, "adc");
194. if(!adc_clk)
195. {
196. printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source ");
197. return -ENOENT;
198. }
199. clk_enable(adc_clk);
201. /* 4.2 设置s3c2440的ADC/TS寄存器 */
202. s3c_ts_regs = ioremap(0x58000000, sizeof(struct s3c_ts_reg));
204. /* ADCCON
205. * ADCCON[14] : 1 A/D converter prescaler enable
206. * ADCCON[13:6]: A/D converter prescaler value
207. * 49, ADCCLK = 50MHz/(49+1) = 1 MHz
208. * ADCCON[5:3]: Analog input channel select
209. 000 = AIN 0
210. 001 = AIN 1
211. 010 = AIN 2
212. 011 = AIN 3
213. 100 = YM
214. 101 = YP
215. 110 = XM
216. 111 = XP
217. * ADCCON[2]: Standby mode select
218. 0 = Normal operation mode
219. * ADCCON[0]: A/D conversion starts by enable
220. * 0 = No operation
221. 1 = A/D conversion starts and this bit is cleared after the startup
222. */
223. s3c_ts_regs->adccon = (1<<14) |(49<<6);
225. request_irq(IRQ_TC, pen_down_up_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
226. "s3c_ts_pen", NULL);
228. request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
229. "adc", NULL);
231. /* 优化措施1 :
232. * 设置ADCDLY为最大，确保电压稳定后再触发IRQ_TC中断
233. */
234. s3c_ts_regs->adcdly = 0xffff;
236. /* 优化措施2:
237. *启动定时器，处理长按/滑动的情况
238. */
239. init_timer(&s3c_ts_timer);
240. s3c_ts_timer.function = s3c_ts_timer_func;
241. add_timer(&s3c_ts_timer);
243. enter_wait_pen_down_mode();
245. return 0;
246. }
248. static void s3c_ts_exit(void)
249. {
250. free_irq(IRQ_TC, NULL);
251. free_irq(IRQ_ADC, NULL);
252. iounmap(s3c_ts_regs);
253. input_unregister_device(s3c_ts_dev);
254. input_free_device(s3c_ts_dev);
255. del_timer(&s3c_ts_timer);
256. }
258. module_init(s3c_ts_init);
259. module_exit(s3c_ts_exit);
260. MODULE_LICENSE("GPL");
261. 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：

错误原因：没有安装automake工具。

解决方法：使用以下命令安装automake工具。

sudo apt-get install autoconf

sudo apt-get install automake

sudo apt-get install libtool

（2）移植Tslib
- 将tmp目录下的Tslib工具拷贝到文件系统的根目录下；
- 安装s3c_ts.ko, lcd.ko驱动程序；
- 修改/etc/ts.conf文件的第1行内容（去掉#号和第一个空格）；
- 设置环境变量：
export TSLIB_TSDEVICE=/dev/event0

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ts_calibrate命令进行屏幕校准；
- 使用ts_test命令进行测试。
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