嵌入式Linux中触摸屏驱动的设计与实现

input_report_abs(dev, ABS_Y, yp); input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1); input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1); /* 事件同步，组成 evdev 包提交 */ input_sync(dev); } /* 设置触摸屏控制器为自动 X/Y 轴坐标转换 模式 , 自动地进行 X 轴和 Y 轴的转换操作，转换 完成后产生 INT_ADC 中断通知转换完毕 */ 代码省略… } else { count = 0; /* 如果触摸笔是弹起状态，则提出报告，并 让触摸屏处于等待触摸的阶段 */ input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0); input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0); input_sync(dev); /* 设置触摸屏为等待中断模式，等待触摸笔 按下 */ iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ ADCTSC); } }
图1
S3C2440 ADC和触摸屏接口结构
2 输入子系统体系结构简介
设备驱动程序 [2] 在 Linux 内核中占很重要地 位，设备驱动以内核模块方式实现，可动态加载 和卸载。Linux 设备驱动的实现只需根据内核提供 的一组相关数据结构和驱动接口标准，完成关键 数据结构初始化和回调函数的编写。对字符设备 驱动内核提供cdev数据结构和file_operations结构 体及操作方法，实现字符设备驱动只需完成 cdev 的初始化、 file_operations 中操作函数的实现并向
收稿日期：2010-12-15 作者简介：周德荣（1978－），男，四川梓潼人，讲师，硕士，研究方向为计算机网络、嵌入式系统。 【144】 第33卷 第2期 2011-2(下)
内核注册。 Linux 输入子系统是对物理形态各异的功能相 似的输入设备的抽象，是内核中字符设备驱动接 口的封装。输入子系统由设备驱动层、核心层和事 件处理层构成。设备驱动层提供对硬件各寄存器的 读写访问和将底层硬件对用户输入访问的响应转 换为标准的输入事件，通过核心层提交给事件处 理层；核心层对设备驱动层提供编程接口，对事 件处理层的也提供编程接口；事件处理层为用户 空间的应用程序提供了统一访问设备的接口和驱 动层提交来的事件处理。基于输入子系统设计驱动 时要实现设备驱动层的驱动和事件处理层的驱动， 而输入子系统在事件处理层为触摸屏提供标准的 事件接口，所以只要须完成设备驱动层的驱动， 即硬件寄存器的操作和提交输入事件信息 [3]。基于 输入子系统的设备驱动层驱动的实现过程如下： 1） 驱动模块加载函数中设置输入设备支持输 入子系统的事件； Linux 内核用 input_dev 代表一 个输入设备，对于触摸屏通过对 input_dev 实例的 evbit[0] 的设置来支持同步 (EN_SYN)、按键 (EN_ KEY) 和绝对坐标 (EV_ABS) 事件。 2） 通过内核提供的input_register_device() 函 数向输入子系统注册输入设备。 3） 输入设备发生输入操作时提交所发生的事 件及对应键值或坐标等状态信息。触摸屏使用输 入子系统提供的通用输入事件驱动程序 Evdev, 将 事件信息打包成 Input_event 类型进行报告。
ts_timer_fire() 是主要完成触点坐标信息向 应 用 层 报 告。updown、count 为 静 态 全 局 变 量， updown 触点状态， count 代表 1 个 jiffies 时间内 ADC 转 换 的 次 数，count 为 0， 设 置 自 动 X/Y 轴 坐标转换模式，转换完成后产生相应的 INT_ADC 中断通知转换完毕。count 不为 0，input_report_ abs（） 函数向输入子系统报告 x,y 绝对坐标事件， input_report_key()触摸屏对应按键被按下事件，输 入子系统使用 input_sync() 将报告的事件组成一个 evdev 包，通过 /dev/input/eventX 发送出去，应用 程序通过读取 /dev/input/eventX 即可获得事件信 息。关键代码如下： static void ts_timer_fire(unsigned long data) { if (updown) {/*updown 为 1，触点被按下，为 0 否则抬起 */ if (count != 0) { /* 报告 x，y 绝对坐标值，触摸屏对应按键被 按下，触摸屏的状态 */ input_report_abs(dev, ABS_X, xp);
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3 Linux触摸屏驱动的实现
3.1 触摸屏触点数据采集 S3C2440 触摸屏控制器有四种工作模式 [4]， 通 过 读 写 ADCTSC、ADCDAT0、ADCDAT1 和 ADCDLY 寄 存 器 完 成 触 摸 屏 控 制 器 工 作 模 式 的 选择和触摸屏触点数据采集。由于触摸动作时间 的随机性，驱动设计时选择中断工作方式。设置 ADCTSC 寄存器为 0xD3 使触摸屏控制器进入等待 中 断 模 式， 设 置 ADCDLY 采 样 延 迟 时 间。 当 触 摸 屏被按下，触摸屏控制器将产生 INT_TC 中断；在 INT_TC 中 断 处 理 程 序 中， 设 置 ADCTSC 寄 存 器 为 0x0C, 触摸屏控制器切换为自动 X/Y 坐标转换模式， 将自动转换触点对应的 x,y 坐标值，并分别写入 ADCDAT0 寄 存 器 和 ADCDTA1 寄 存 器， 发 出 INT_ ADC 中 断 表 示 ADC 转 换 完 成； 进 入 INT_ADC 中
断 处 理 程 序 读 取 ADCDAT0 寄 存 器 和 ADCDTA1 寄 存器中坐标数据并进行相应转换，数据采集后重新 设置 ADCTSC 寄存器为 0xD3 使触摸屏控制器进入 等待中断模式，等待触摸屏被按下。 3.2 驱动初始化模块 Linux 驱动程序以内核模块方式加载运行。实 现驱动加载函数 s3c2440ts_init （） 并通过 module_ init(s3c2440ts_init)向内核注册。 在驱动加载函数 主 要 完 成： 启 用 ADC 所 需 要 的 时 钟、 映 射 IO 地 址、初始化 ADC 和触摸屏控制器相关的寄存器、 申请 INT_TS 和 INT_ADC 中断、初始化输入设备、 将输入设备注册到输入子系统。关键代码如下： /* 初 始 化 ADC 控 制 寄 存 器 和 ADC 触 摸 屏 控 制寄存器 */ adc_initialize(); input_dev = input_allocate_device(); /* 设置触摸屏支持的事件 */ dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS); /* 设置所支持的按键 */ dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH); /* 设置绝对坐标 x、 y 的最小最大值 (0-0x3FF)*/ 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); /* 申请触摸屏中断，触摸屏按下或提笔时触 发 */ request_irq(IRQ_TC,tc_irq,IRQF_SAMPLE_ RANDOM,"s3c2440_ts",1); /* 申请 ADC 中断，AD 转换完成后触发 */ request_irq(IRQ_ADC,adc_irq,IRQF_ SHARED|IRQF_SAMPLE_RANDOM,"s3c2440_ts",1); /* 注册触摸屏输入设备 */ input_register_device(dev); 3.3 中断处理程序及事件报告 用户对触摸屏进行按下、抬起和拖动等操作 时，触发中断 INT_TS，内核进入到中断处理函数 tc_irq () 进行中断处理。 tc_irq () 中，通过 ADC_ LOCK 锁 机 制 保 证 只 有 一 个 驱 动 程 序 使 用 ADC 的 中 断 线， 通 过 读 取 ADCDAT0 和 ADCDAT1 寄 存 器，判断触摸操作的状态，触摸笔按下时调用 ts_
AVDD AGND Pullup XP XM YP YM
(note) (note)
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8:1 MUX
A/Dገ࣑ഗ
ADCথ੨ ' ‫ة‬ఄೡ
A[3:0] ADC๼෇੦዆ ‫ځڪ‬ዐ܏ఇ๕
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1 硬件平台
S3C2440 是 三 星 公 司 推 出 的 采 用 ARM920t 内 核 的 MCU, 集 成 了 丰 富 的 外 围 设 备， 其 中 包 括 4 线 电 阻 式 触 摸 屏 控 制 器 和 8 通 道 多 路 复 用 ADC。 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器构成，对 应 S3C2440 平台的四线电阻触摸屏的外接电路和 S3C2440 芯片自带的 A/D 转换控制部分。四线电 阻触摸屏的外接电路控制上下两层导电层的通断 情况以及如何取电压，取电压之后由 S3C2440 芯 片中的 A/D 将模拟量转换成数字量。S3C2440 芯 片 的 A/D 转 换 器 有 8 个 输 入 通 道， 转 换 结 果 为 10bit 数字，转换过程在芯片内部自动实现，转
换的结果从寄存器中取值，再进行一定的转后可 直 接 得 到 触 摸 点 的 坐 标。S3C2440 提 供 的 ADC 和 触 摸 屏 接 口 如 图 1 所 示， 触 摸 屏 直 接 与 引 脚 XP,XM,YP 和 YM 连 接， 对 触 摸 屏 两 个 导 电 层 的 通 断 通 过 XP,XM,YP 和 YM 4 个 引 脚 控 制。 通 过 读写指定的特殊寄存器，S3C2440 的触摸屏控制 器将自动控制触摸屏接口打开或关闭，按指定操 作模式完成触点数据的采集。