linux子系統分析及觸摸屏驅動淺析

前段時間負責項目的觸摸屏和光電滑鼠，都是輸入裝置，看了會這方面的資料，結合項目代碼，做點總結，基本上來自個人了解和網際網路

在linux2.6以後，linux對輸入裝置進行了抽象，抽象出了輸入子系統，該系統（Input子系統）是所有I/O裝置驅動的中間層，為上層提供了一個統一的界面，将事件的上報和處理分離開，采用了分層模式，在我們的driver中，我們隻需要關注事件的上報，其他的都由linux自己處理。在上層系統中，它不需要知道底層有多少鍵盤，滑鼠，軌迹球，觸摸屏等裝置，隻需要把上報上來的input事件做相應的處理就行了。

一．Input輸入子系統的架構

Input子系統将整個将輸入驅動分成三塊: driver,input core和Event handler. 一個輸入事件，如滑鼠移動，鍵盤按鍵按下，joystick的移動，觸摸屏的點選滑動等等通過 Driver -> InputCore -> Eventhandler -> userspace 的順序到達使用者空間傳給應用程式

而在我們的平時的驅動開發中，往往需要做的隻是input driver這一層，其他的基本上都由linux做好了，不需要任何改動，除非需要加入新的功能支援之類的（如想把多點觸摸的支援添加進來等）

二．一個簡單使用input子系統的例子

在核心自帶的文檔Documentation/input/input-programming.txt中。有一個使用input子系統的例子，并附帶相應的說明。初學者可以以此例學習

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1. #include <linux/input.h>  
2. #include <linux/module.h>  
3. #include <linux/init.h>  
4. #include <asm/irq.h>  
5. #include <asm/io.h>  
6. static struct input_dev *button_dev;  
7. static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy)  
8. {  
9. input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);  
10. input_sync(button_dev);  
11. return IRQ_HANDLED;  
12. }  
13. static int __init button_init(void)  
14. {  
15. int error;  
16. if (request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)) {  
17.                 printk(KERN_ERR "button.c: Can't allocate irq %d/n", button_irq);  
18.                 return -EBUSY;  
19.         }  
20. button_dev = input_allocate_device();  
21. if (!button_dev) {  
22. printk(KERN_ERR "button.c: Not enough memory/n");  
23. error = -ENOMEM;  
24. goto err_free_irq;  
25. }  
26. button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);  
27. button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);  
28. error = input_register_device(button_dev);  
29. if (error) {  
30. printk(KERN_ERR "button.c: Failed to register device/n");  
31. goto err_free_dev;  
32. }  
33. return 0;  
34.  err_free_dev:  
35. input_free_device(button_dev);  
36.  err_free_irq:  
37. free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);  
38. return error;  
39. }  
40. static void __exit button_exit(void)  
41. {  
42.     input_unregister_device(button_dev);  
43. free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);  
44. }  
45. module_init(button_init);  
46. module_exit(button_exit);   

這個例子比較簡單，沒有具體的硬體裝置，但程式裡包含了最基本的input子系統驅動的注冊流程。

1）在初始化函數中申請了一個input device

   button_dev = input_allocate_device();

2）注冊

      input_register_device(button_dev);

3）還需要申請一個中斷處理例程，在中斷處理例程中将收到的按鍵資訊上報給input子系統

       request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)

4）還有一個需要注意的就是上報資料的參數設定，告知input子系統它支援上報的事件

    button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);

button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0); 

分别用來設定裝置所産生的事件以及上報的按鍵值。Struct iput_dev中有兩個成員，一個是evbit.一個是keybit.分别用表示裝置所支援的動作和按鍵類型。 

5）input_report_key() 

  用于給上層上報一個按鍵動作

      input_sync() 

用來告訴上層，本次的上報事件已經完成了.

三．input core和Event handler

另外在input子系統中還有很多關于input core和Event handler等方面的介紹，這些主要是linux核心的工作，在我們driver開發中用的不多，也不是我們所關注的重點，我在這裡不做多的描述，如果感興趣的話可以去網上去找，很很多這方面的資源

四．G15項目中的觸摸屏驅動

  驅動程式流程和上述流程基本一緻，但由于涉及到了具體的硬體裝置，在一些細節處理方面會不一樣，也會複雜一些

  Host端通過IIC總線，從晶片讀出需要的資料，一般為X,Y的絕對坐标，還有資料的标志位(單點，多點，未點選)等，這些就夠了。有些晶片還有手勢之類的寄存器值，但在linux/android系統中一般都沒有使用，在上層處理都是用坐标值的變化來算出手勢的。

初始化函數如下:

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1. static int micco_ts_probe(struct platform_device *pdev)  
2. {  
3. int ret;  
4. struct proc_dir_entry *micco_ts_proc_entry;  
5. micco_td = kzalloc(sizeof(struct micco_ts_data), GFP_KERNEL);  
6. if (!micco_td) {  
7. ret = -ENOMEM;  
8. goto micco_ts_out;  
9. }  
10. //micco_td->pen_state = TSI_PEN_UP;  
11. pen_state = TSI_PEN_UP;  
12. micco_td->suspended = 0;  
13. micco_td->use_count = 0;  
14. mutex_init(&mutex);  
15. micco_ts_input_dev = input_allocate_device();  //申請一個input裝置  
16. if (micco_ts_input_dev == NULL) {  
17. printk(KERN_ERR "%s: failed to allocate input dev/n",__FUNCTION__);  
18. return -ENOMEM;  
19. }  
20.      //填充input 結構體，這些是對input裝置的一些屬性描述，名稱，總線等  
21. micco_ts_input_dev->name = "micco-ts";  
22. micco_ts_input_dev->phys = "micco-ts/input0";  
23. micco_ts_input_dev->dev.parent = &pdev->dev;  
24. micco_ts_input_dev->open = new_ts_open;  
25. micco_ts_input_dev->close = new_ts_close;  
26. micco_ts_input_dev->id.bustype = BUS_I2C;  
27.     //所支援的事件  
28. set_bit(EV_SYN, micco_ts_input_dev->evbit);  
29. set_bit(EV_KEY, micco_ts_input_dev->evbit);  
30. set_bit(BTN_TOUCH, micco_ts_input_dev->keybit);  
31. set_bit(BTN_TOUCH2, micco_ts_input_dev->keybit);  
32. set_bit(EV_ABS, micco_ts_input_dev->evbit);  
33. input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, 0x31f, 0, 0);  
34. input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 0x1dF, 0, 0);  
35. input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);  
36. input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 15, 0, 0);  
37. //初始化一個工作隊列，用于排程中斷處理例程的底半部  
38. INIT_WORK(&work, new_ts_work);  
39.     //向系統注冊input裝置  
40. ret = input_register_device(micco_ts_input_dev);  
41. if (ret) {  
42. printk(KERN_ERR  
43. "%s: unabled to register input device, ret = %d/n",  
44. __FUNCTION__, ret);  
45. return ret;  
46. }  
47. init_ts();  //晶片的一些初始化工作  
48.    if (gpio_request(mfp_to_gpio(MFP_CFG_PIN(TP_INT)), "TP  INT")) {  
49. gpio_free(mfp_to_gpio(MFP_CFG_PIN(TP_INT)));  
50. printk(KERN_ERR "Request GPIO failed,"  
51.        "gpio: %d/n", TP_INT);  
52. return 0;  
53. }  
54. gpio_direction_input(mfp_to_gpio(MFP_CFG_PIN(TP_INT)));  
55.     //用TP_INT腳申請一個中斷，當手指觸摸到屏，将産生中斷，進入中斷處理程式，讀取資料并上報  
56. if (request_irq(TP_IRQ_NO, new_ts_isr,IRQF_TRIGGER_FALLING, "micco-ts", NULL)) {  
57.                 printk(KERN_ERR "micco_touch.c: Can't allocate irq %d/n", TP_IRQ_NO);  
58.                 return -EBUSY;  
59.         }  
60. //屏蔽中斷，在open時再打開  
61. disable_irq_nosync(TP_IRQ_NO);  
62. //printk("disable_irq_nosync(TP_IRQ_NO)mark2/n");  
63. enable_irq_flag = 0;  
64. if (ret < 0)  
65. goto pmic_cb_out;  
66. micco_ts_proc_entry = create_proc_entry("driver/micc_ts", 0, NULL);  
67. if (micco_ts_proc_entry) {   
68. micco_ts_proc_entry->write_proc = micco_ts_proc_write;  
69. }   
70. return 0;  
71. pmic_cb_out:  
72. input_unregister_device(micco_ts_input_dev);  
73. micco_ts_out:  
74. kfree(micco_td);  
75. return ret;  
76. }  

中斷處理頂半部

static irqreturn_t new_ts_isr(int irq, void *dev_data)

{

schedule_work(&work);

return IRQ_HANDLED;

}

隻是簡單的排程了工作隊列，以下才是真正的中斷處理（底半部）

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1. static void new_ts_work(struct work_struct *work)  
2. {  
3. u16 tem_x1, tem_y1;  
4. u16 tem_x2, tem_y2;  
5. u8 pen_down;  
6. int pen_up_already_reported = 0;  
7. mutex_lock(&mutex);  
8. pen_down=tsi2c_byte_read(SLAVE_ADDR,CAP_TP_MODE);  
9. //printk("new_ts_work pen_down is %x/n",pen_down);  
10.    if(129==pen_down)  
11. {  
12.   pen_state = TSI_PEN_DOWN;  
13.    cap_tp_read(&tem_x1, &tem_y1,1);  
14.           // TOUCHSCREEN_CONSOLE_PRINT_XY1;  
15.            input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 1);  
16.            input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);  
17.            input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x1&0x3ff);  
18.            input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y1&0x3ff);  
19.            input_mt_sync(micco_ts_input_dev);  
20.            input_sync(micco_ts_input_dev);  
21.     pen_up_already_reported = 0;  
22. }  
23. else if(130==pen_down)  
24. {  
25.   pen_state = TSI_PEN_DOWN;  
26.   cap_tp_read(&tem_x1, &tem_y1,1);  
27.   cap_tp_read(&tem_x2, &tem_y2,2);  
28.   //TOUCHSCREEN_CONSOLE_PRINT_XY1;  
29.   //TOUCHSCREEN_CONSOLE_PRINT_XY2;  
30.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 1);  
31.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);  
32.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x1&0x3ff);  
33.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y1&0x3ff);  
34.         input_mt_sync(micco_ts_input_dev);  
35.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 100);  
36.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);  
37.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x2&0x3ff);  
38.         input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y2&0x3ff);  
39.         input_mt_sync(micco_ts_input_dev);  
40.         input_sync(micco_ts_input_dev);  
41.  pen_up_already_reported = 0;  
42. }  
43. else  
44.         {  
45.  if((pen_state != TSI_PEN_UP) && !pen_up_already_reported) {  
46.    input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0);  
47.            input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0);  
48.            input_mt_sync(micco_ts_input_dev);  
49.            input_sync(micco_ts_input_dev);  
50.    pen_up_already_reported = 1;  
51.   }  
52.  pen_state = TSI_PEN_UP;  
53. }  
54. mutex_unlock(&mutex);  
55. }  

五．單點觸摸&多點觸摸

   如上面的例子所示，已經包含了多點觸摸的功能,現在簡單介紹一下單點觸摸和多點觸摸在驅動實作時的差別

  要實作多點觸摸，必須要有核心的支援，也就是說input子系統中，input core和Event handler層要支援多點，在linux官方2.6.30中才加入了多點支援，但現在很多2.6.29的BSP中也給多點觸摸打了更新檔，也是可以用的,G15項目中的就是這樣

   首先，在probe函數的裝置初始化階段

input_set_abs_params（）函數，設定方式不同

單點：

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_X, 0, 0x31f, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_Y, 0, 0x1df, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_PRESSURE, 0, 255, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_TOOL_WIDTH, 0, 15, 0, 0);

多點:

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, 0x31f, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 0x1dF, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);

    //相當于單點屏的 ABX_PRESSURE

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 15, 0, 0);

    //相當于單點屏的 ABS_TOOL_WIDTH

其次，就是上報資料的方式

單點上報:

input_report_abs(micco_ts_input_dev,ABS_X,tem_x&0x3ff);

input_report_abs(micco_ts_input_dev,ABS_Y,tem_y&0x3ff);

input_report_key(micco_ts_input_dev, BTN_TOUCH, 1);

input_sync(micco_ts_input_dev);

即

ABS_X

ABS_Y

SYN_REPORT

多點上報:

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 100);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x1&0x3ff);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y1&0x3ff);

        input_mt_sync(micco_ts_input_dev);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 100);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x2&0x3ff);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y2&0x3ff);

        input_mt_sync(micco_ts_input_dev);

        input_sync(micco_ts_input_dev);

   即

 for(int i;i<n;i++)

  {

          ABS_MT_POSITION_X

  ABS_MT_POSITION_Y

  SYN_MT_REPORT

  }

      SYN_REPORT

以上隻是單點和多點的在驅動開發時的主要差別，當然還有其他很多方面的差異，如硬體支援等，如果對多點觸摸感興趣的話可以去仔細閱讀一下linux的核心文檔Documentation / input / multi-touch-protocol.txt