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[轉]S3C2440上觸摸屏驅動執行個體開發講解

轉自:來源: blog.chinaunix.net 作者: Tekkaman Ninja

一、開發環境

  • 主  機:VMWare--Fedora 9
  • 開發闆:Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4
  • 編譯器:arm-linux-gcc-4.3.2

二、前提知識

1、Linux輸入子系統(Input Subsystem):

在Linux中,輸入子系統是由輸入子系統裝置驅動層、輸入子系統核心層(Input Core)和輸入子系統事件處理層(Event Handler)組成。其中裝置驅動層提供對硬體各寄存器的讀寫通路和将底層硬體對使用者輸入通路的響應轉換為标準的輸入事件,再通過核心層送出給事件處理 層;而核心層對下提供了裝置驅動層的程式設計接口,對上又提供了事件處理層的程式設計接口;而事件處理層就為我們使用者空間的應用程式提供了統一通路裝置的接口和驅 動層送出來的事件處理。是以這使得我們輸入裝置的驅動部分不在用關心對裝置檔案的操作,而是要關心對各硬體寄存器的操作和送出的輸入事件。下面用圖形來描 述一下這三者的關系吧!

[轉]S3C2440上觸摸屏驅動執行個體開發講解

另外,又找了另一幅圖來說明Linux輸入子系統的結構,可能更加形象容易了解。如下:

[轉]S3C2440上觸摸屏驅動執行個體開發講解

2、輸入子系統裝置驅動層實作原理:

在Linux中,Input裝置用input_dev結構體描述,定義在input.h中。裝置的驅動隻需按照如下步驟就可實作了。

①、在驅動子產品加載函數中設定Input裝置支援input子系統的哪些事件;

②、将Input裝置注冊到input子系統中;

③、在Input裝置發生輸入操作時(如:鍵盤被按下/擡起、觸摸屏被觸摸/擡起/移動、滑鼠被移動/單擊/擡起時等),送出所發生的事件及對應的鍵值/坐标等狀态。

Linux中輸入裝置的事件類型有(這裡隻列出了常用的一些,更多請看linux/input.h中):

  1. EV_SYN     0x00     同步事件 
  2. EV_KEY     0x01     按鍵事件 
  3. EV_REL     0x02     相對坐标(如:滑鼠移動,報告的是相對最後一次位置的偏移) 
  4. EV_ABS     0x03     絕對坐标(如:觸摸屏和操作杆,報告的是絕對的坐标位置) 
  5. EV_MSC     0x04     其它 
  6. EV_LED     0x11     LED 
  7. EV_SND     0x12     聲音 
  8. EV_REP     0x14     Repeat 
  9. EV_FF      0x15     力回報 

用于送出較常用的事件類型給輸入子系統的函數有:

  1. void  input_report_key( struct  input_dev *dev, unsigned  int  code,  int  value); 
  2. //送出按鍵事件的函數
  3. void  input_report_rel( struct  input_dev *dev, unsigned  int  code,  int  value); 
  4. //送出相對坐标事件的函數
  5. void  input_report_abs( struct  input_dev *dev, unsigned  int  code,  int  value); 
  6. //送出絕對坐标事件的函數

注意,在送出輸入裝置的事件後必須用下列方法使事件同步,讓它告知input系統,裝置驅動已經發出了一個完整的報告:

  1. void  input_sync( struct  input_dev *dev) 

三、觸摸屏驅動的實作步驟

1、硬體原理圖分析:

S3c2440晶片内部觸摸屏接口與ADC接口是內建在一起的,硬體結構原理圖請看:S3C2440上ADC驅動執行個體開發講解 中的圖,其中通道7(XP或AIN7)作為觸摸屏接口的X坐标輸入,通道5(YP或AIN5)作為觸摸屏接口的Y坐标輸入。在"S3C2440上ADC驅動執行個體開發講解 " 中,AD轉換的模拟信号是由開發闆上的一個電位器産生并通過通道1(AIN0)輸入的,而這裡的模拟信号則是由點觸觸摸屏所産生的X坐标和Y坐标兩個模拟 信号,并分别通過通道7和通道5輸入。S3c2440提供的觸摸屏接口有4種處理模式,分别是:正常轉換模式、單獨的X/Y位置轉換模式、自動X/Y位置 轉換模式和等待中斷模式,對于在每種模式下工作的要求,請詳細檢視資料手冊的描述。本驅動執行個體将采用自動X/Y位置轉換模式和等待中斷模式。

注意:在每步中,為了讓代碼邏輯更加有條理和容易了解,就沒有考慮代碼的順序,比如函數要先定義後調用。如果要編譯此代碼,請嚴格按照C語言 的規範來調整代碼的順序。

2、建立觸摸屏驅動程式my2440_ts.c,首先實作加載和解除安裝部分,在驅動加載部分,我們主要做的事情是:啟用ADC所需要的時鐘、映射IO口、初始化寄存器、申請中斷、初始化輸入裝置、将輸入裝置注冊到輸入子系統。代碼如下:

  1. #include <linux/module.h>
  2. #include <linux/kernel.h>
  3. #include <linux/clk.h>
  4. #include <linux/init.h>
  5. #include <linux/input.h>
  6. #include <linux/serio.h>
  7. #include <plat/regs-adc.h>
  8. #include <asm/irq.h>
  9. #include <asm/io.h>
  10. /*用于儲存從平台時鐘清單中擷取的ADC時鐘*/
  11. static struct  clk *adc_clk; 
  12. /*定義了一個用來儲存經過虛拟映射後的記憶體位址*/
  13. static void  __iomem *adc_base; 
  14. /*定義一個輸入裝置來表示我們的觸摸屏裝置*/
  15. static struct  input_dev *ts_dev; 
  16. /*裝置名稱*/
  17. #define DEVICE_NAME    "my2440_TouchScreen"
  18. /*定義一個WAIT4INT宏,該宏将對ADC觸摸屏控制寄存器進行操作
  19. S3C2410_ADCTSC_YM_SEN這些宏都定義在regs-adc.h中*/
  20. #define WAIT4INT(x)    (((x)<<8) | S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | /
  21. S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(3)) 
  22. static int  __init ts_init( void ) 
  23.     int  ret; 
  24. /*從平台時鐘隊列中擷取ADC的時鐘,這裡為什麼要取得這個時鐘,因為ADC的轉換頻率跟時鐘有關。
  25. 系統的一些時鐘定義在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/
  26.     adc_clk = clk_get(NULL, "adc" ); 
  27.     if (!adc_clk) 
  28.     { 
  29. /*錯誤處理*/
  30.         printk(KERN_ERR "falied to find adc clock source/n" ); 
  31.         return  -ENOENT; 
  32.     } 
  33. /*時鐘擷取後要使能後才可以使用,clk_enable定義在arch/arm/plat-s3c/clock.c中*/
  34.     clk_enable(adc_clk); 
  35. /*将ADC的IO端口占用的這段IO空間映射到記憶體的虛拟位址,ioremap定義在io.h中。
  36. 注意:IO空間要映射後才能使用,以後對虛拟位址的操作就是對IO空間的操作,
  37. S3C2410_PA_ADC是ADC控制器的基位址,定義在mach-s3c2410/include/mach/map.h
  38. 中,0x20是虛拟位址長度大小*/
  39.     adc_base = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x20); 
  40.     if (adc_base == NULL) 
  41.     { 
  42. /*錯誤處理*/
  43.         printk(KERN_ERR "failed to remap register block/n" ); 
  44.         ret = -EINVAL; 
  45.         goto  err_noclk; 
  46.     } 
  47. /*初始化ADC控制寄存器和ADC 觸摸屏控制寄存器*/
  48.     adc_initialize(); 
  49. /*申請ADC中斷,AD轉換完成後觸發。這裡使用共享中斷IRQF_SHARED 是因為該中斷号在ADC驅動
  50. 中也使用了, 最後一個參數1是随便給的一個值,因為如果不給值設為NULL的話,中斷就申請不成功*/
  51.     ret = request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED | /
  52. IRQF_SAMPLE_RANDOM, DEVICE_NAME, 1); 
  53.     if (ret) 
  54.     { 
  55.         printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d/n" , IRQ_ADC, ret); 
  56.         ret = -EINVAL; 
  57.         goto  err_nomap; 
  58.     } 
  59. /*申請觸摸屏中斷,對觸摸屏按下或提筆時觸發*/
  60.     ret = request_irq(IRQ_TC, tc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM, DEVICE_NAME, 1); 
  61.     if (ret) 
  62.     { 
  63.         printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d/n" , IRQ_TC, ret); 
  64.         ret = -EINVAL; 
  65.         goto  err_noirq; 
  66.     } 
  67. /*給輸入裝置申請空間,input_allocate_device定義在input.h中*/
  68.     ts_dev = input_allocate_device(); 
  69. /*下面初始化輸入裝置,即給輸入裝置結構體input_dev的成員設定值。
  70. evbit字段用于描述支援的事件,這裡支援同步事件、按鍵事件、絕對坐标事件,
  71. BIT宏實際就是對1進行位操作,定義在linux/bitops.h中*/
  72.     ts_dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS); 
  73. /*keybit字段用于描述按鍵的類型,在input.h中定義了很多,
  74. 這裡用BTN_TOUCH類型來表示觸摸屏的點選*/
  75.     ts_dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH); 
  76. /*對于觸摸屏來說,使用的是絕對坐标系統。這裡設定該坐标系統中X和Y坐标的最小值和最大值
  77. (0-1023範圍) ABS_X和ABS_Y就表示X坐标和Y坐标,ABS_PRESSURE就表示觸摸屏是按下還是擡起狀态*/
  78.     input_set_abs_params(ts_dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0); 
  79.     input_set_abs_params(ts_dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0); 
  80.     input_set_abs_params(ts_dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0); 
  81. /*以下是設定觸摸屏輸入裝置的身份資訊,直接在這裡寫死。 
  82.     這些資訊可以在驅動挂載後在/proc/bus/input/devices中檢視到*/ 
  83.     ts_dev->name          = DEVICE_NAME;   /*裝置名稱*/
  84.     ts_dev->id.bustype    = BUS_RS232;     /*總線類型*/
  85.     ts_dev->id.vendor     = 0xDEAD;        /*經銷商ID号*/
  86.     ts_dev->id.product    = 0xBEEF;        /*産品ID号*/
  87.     ts_dev->id.version    = 0x0101;        /*版本ID号*/
  88. /*好了,一些都準備就緒,現在就把 ts_dev觸摸屏裝置注冊到輸入子系統中*/
  89.     input_register_device(ts_dev); 
  90.     return  0; 
  91. /*下面是錯誤跳轉處理*/
  92. err_noclk: 
  93.     clk_disable(adc_clk); 
  94.     clk_put(adc_clk); 
  95. err_nomap: 
  96.     iounmap(adc_base); 
  97. err_noirq: 
  98.     free_irq(IRQ_ADC, 1); 
  99.     return  ret; 
  100. /*初始化ADC控制寄存器和ADC觸摸屏控制寄存器*/
  101. static void  adc_initialize( void ) 
  102. /*計算結果為(二進制):111111111000000,再根據資料手冊得知
  103. 此處是将AD轉換預定标器值設為255、AD轉換預定标器使能有效*/
  104.     writel(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF), adc_base + S3C2410_ADCCON); 
  105.     /*對ADC開始延時寄存器進行設定,延時值為0xffff*/
  106.     writel(0xffff, adc_base + S3C2410_ADCDLY); 
  107.     /*WAIT4INT宏計算結果為(二進制):11010011,再根據資料手冊得知
  108.     此處是将ADC觸摸屏控制寄存器設定成等待中斷模式*/
  109.     writel(WAIT4INT(0), adc_base + S3C2410_ADCTSC); 
  110. static void  __exit ts_exit( void ) 
  111.     /*屏蔽和釋放中斷*/
  112.     disable_irq(IRQ_ADC); 
  113.     disable_irq(IRQ_TC); 
  114.     free_irq(IRQ_ADC, 1); 
  115.     free_irq(IRQ_TC, 1); 
  116.     /*釋放虛拟位址映射空間*/
  117.     iounmap(adc_base); 
  118.     /*屏蔽和銷毀時鐘*/
  119.     if (adc_clk) 
  120.     { 
  121.         clk_disable(adc_clk); 
  122.         clk_put(adc_clk); 
  123.         adc_clk = NULL; 
  124.     } 
  125.     /*将觸摸屏裝置從輸入子系統中登出*/
  126.     input_unregister_device(ts_dev); 
  127. module_init(ts_init); 
  128. module_exit(ts_exit); 
  129. MODULE_LICENSE("GPL" ); 
  130. MODULE_AUTHOR("Huang Gang" ); 
  131. MODULE_DESCRIPTION("My2440 Touch Screen Driver" ); 

3、接下來要做的是,在兩個中斷服務程式中實作觸摸屏狀态和坐标的轉換。先看代碼,如下:

  1. /*定義一個外部的信号量ADC_LOCK,因為ADC_LOCK在ADC驅動程式中已申明
  2. 這樣就能保證ADC資源在ADC驅動和觸摸屏驅動中進行互斥通路*/
  3. extern struct  semaphore ADC_LOCK; 
  4. /*做為一個标簽,隻有對觸摸屏操作後才對X和Y坐标進行轉換*/
  5. static int  OwnADC = 0; 
  6. /*用于記錄轉換後的X坐标值和Y坐标值*/
  7. static long  xp; 
  8. static long  yp; 
  9. /*用于計數對觸摸屏壓下或擡起時模拟輸入轉換的次數*/
  10. static int  count; 
  11. /*定義一個AUTOPST宏,将ADC觸摸屏控制寄存器設定成自動轉換模式*/
  12. #define AUTOPST    (S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN/
  13. | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0)) 
  14. /*觸摸屏中斷服務程式,對觸摸屏按下或提筆時觸發執行*/
  15. static  irqreturn_t tc_irq( int  irq,  void  *dev_id) 
  16.     /*用于記錄這一次AD轉換後的值*/
  17.     unsigned long  data0; 
  18.     unsigned long  data1; 
  19.     /*用于記錄觸摸屏操作狀态是按下還是擡起*/
  20.     int  updown; 
  21.     /*ADC資源可以擷取,即上鎖*/
  22.     if  (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) 
  23.     { 
  24.         /*辨別對觸摸屏進行了操作*/
  25.         OwnADC = 1; 
  26.         /*讀取這一次AD轉換後的值,注意這次主要讀的是狀态*/
  27.         data0 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0); 
  28.         data1 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT1); 
  29. /*記錄這一次對觸摸屏是壓下還是擡起,該狀态儲存在資料寄存器的第15位,
  30. 是以與上 S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN*/
  31. updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)); 
  32.         /*判斷觸摸屏的操作狀态*/
  33.         if  (updown) 
  34.         { 
  35. /*如果是按下狀态,則調用touch_timer_fire函數來啟動ADC轉換,該函數定義後面再講*/
  36.             touch_timer_fire(0); 
  37.         } 
  38.         else
  39.         { 
  40. /*如果是擡起狀态,就結束了這一次的操作,是以就釋放ADC資源的占有*/
  41.             OwnADC = 0; 
  42.             up(&ADC_LOCK); 
  43.         } 
  44.     } 
  45.     return  IRQ_HANDLED; 
  46. static void  touch_timer_fire(unsigned  long  data) 
  47.     /*用于記錄這一次AD轉換後的值*/
  48.       unsigned long  data0; 
  49.       unsigned long  data1; 
  50.     /*用于記錄觸摸屏操作狀态是按下還是擡起*/
  51.     int  updown; 
  52.     /*讀取這一次AD轉換後的值,注意這次主要讀的是狀态*/
  53.       data0 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0); 
  54.     data1 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT1); 
  55. /*記錄這一次對觸摸屏是壓下還是擡起,該狀态儲存在資料寄存器的第15位,
  56. 是以與上 S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN*/
  57. updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)); 
  58.     /*判斷觸摸屏的操作狀态*/
  59.      if  (updown) 
  60.     { 
  61.         /*如果狀态是按下,并且ADC已經轉換了就報告事件和資料*/
  62.          if  (count != 0) 
  63.         { 
  64.             long  tmp; 
  65.             tmp = xp; 
  66.             xp = yp; 
  67.             yp = tmp; 
  68.             xp >>= 2; 
  69.             yp >>= 2; 
  70. #ifdef CONFIG_TOUCHSCREEN_MY2440_DEBUG
  71. /*觸摸屏調試資訊,編譯核心時選上此項後,點選觸摸屏會在終端上列印出坐标資訊*/
  72. struct  timeval tv; 
  73. do_gettimeofday(&tv); 
  74. printk(KERN_DEBUG "T: %06d, X: %03ld, Y: %03ld/n" , ( int )tv.tv_usec, xp, yp); 
  75. #endif
  76. /*報告X、Y的絕對坐标值*/
  77. input_report_abs(ts_dev, ABS_X, xp); 
  78. input_report_abs(ts_dev, ABS_Y, yp); 
  79. /*報告觸摸屏的狀态,1表明觸摸屏被按下*/
  80. input_report_abs(ts_dev, ABS_PRESSURE, 1); 
  81. /*報告按鍵事件,鍵值為1(代表觸摸屏對應的按鍵被按下)*/
  82. input_report_key(ts_dev, BTN_TOUCH, 1); 
  83. /*等待接收方受到資料後回複确認,用于同步*/
  84. input_sync(ts_dev); 
  85. /*如果狀态是按下,并且ADC還沒有開始轉換就啟動ADC進行轉換*/
  86. xp = 0; 
  87. yp = 0; 
  88. count = 0; 
  89. /*設定觸摸屏的模式為自動轉換模式*/
  90. writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, adc_base + S3C2410_ADCTSC); 
  91. /*啟動ADC轉換*/
  92. writel(readl(adc_base + S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START,
  93.  adc_base + S3C2410_ADCCON); 
  94.     else
  95.     { 
  96. /*否則是擡起狀态*/
  97. count = 0; 
  98. /*報告按鍵事件,鍵值為0(代表觸摸屏對應的按鍵被釋放)*/
  99. input_report_key(ts_dev, BTN_TOUCH, 0); 
  100. /*報告觸摸屏的狀态,0表明觸摸屏沒被按下*/
  101. input_report_abs(ts_dev, ABS_PRESSURE, 0); 
  102. /*等待接收方受到資料後回複确認,用于同步*/
  103. input_sync(ts_dev); 
  104. /*将觸摸屏重新設定為等待中斷狀态*/
  105. writel(WAIT4INT(0), adc_base + S3C2410_ADCTSC); 
  106. /*如果觸摸屏擡起,就意味着這一次的操作結束,是以就釋放ADC資源的占有*/
  107. if  (OwnADC) 
  108. OwnADC = 0; 
  109. up(&ADC_LOCK); 
  110. /*定義并初始化了一個定時器touch_timer,定時器服務程式為touch_timer_fire*/
  111. static struct  timer_list touch_timer = TIMER_INITIALIZER(touch_timer_fire, 0, 0); 
  112. /*ADC中斷服務程式,AD轉換完成後觸發執行*/
  113. static  irqreturn_t adc_irq( int  irq,  void  *dev_id) 
  114. /*用于記錄這一次AD轉換後的值*/
  115. unsigned long  data0; 
  116. unsigned long  data1; 
  117. if (OwnADC) 
  118. /*讀取這一次AD轉換後的值,注意這次主要讀的是坐标*/
  119. data0 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0); 
  120. data1 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT1); 
  121. /*記錄這一次通過AD轉換後的X坐标值和Y坐标值,根據資料手冊可知,X和Y坐标轉換數值
  122. 分别儲存在資料寄存器0和1的第0-9位,是以這裡與上S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK就是取0-9位的值*/
  123. xp += data0 & S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK; 
  124. yp += data1 & S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK; 
  125. /*計數這一次AD轉換的次數*/
  126. count++; 
  127. if  (count < (1<<2)) 
  128. /*如果轉換的次數小于4,則重新啟動ADC轉換*/
  129. writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, adc_base + S3C2410_ADCTSC); 
  130. writel(readl(adc_base + S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START,
  131.  adc_base + S3C2410_ADCCON); 
  132. else
  133. /*否則,啟動1個時間滴答的定時器,這是就會去執行定時器服務程式上報事件和資料*/
  134. mod_timer(&touch_timer, jiffies + 1); 
  135. writel(WAIT4INT(1), adc_base + S3C2410_ADCTSC); 
  136. return  IRQ_HANDLED; 

我們從整體上描述轉換這個的過程:

(1)如果觸摸屏感覺到觸摸,則觸發觸摸屏中斷即進入tc_irq,擷取ADC_LOCK後判斷觸摸屏狀态為按下,則調用touch_timer_fire啟動ADC轉換;

(2)當ADC轉換啟動後,觸發ADC中斷即進入adc_irq,如果這一次轉換的次數小于4,則重新啟動ADC進行轉換,如果4次完畢後,啟動1個時間滴答的定時器,停止ADC轉換,也就是說在這個時間滴答内,ADC轉換是停止的;

(3)這裡為什麼要在1個時間滴答到來之前停止ADC的轉換呢?這是為了防止螢幕抖動。

(4)如果1個時間滴答到來則進入定時器服務程式touch_timer_fire,判斷觸摸屏仍然處于按下狀态則上報事件和轉換的資料,并重新開機ADC轉換,重複第(2)步;

(5)如果觸摸擡起了,則上報釋放事件,并将觸摸屏重新設定為等待中斷狀态。

四、移植和測試觸摸屏驅動程式

     移植和測試請看 Linux-2.6.30.4在2440上的移植之觸摸屏驅動

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