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mini2440驅動分析系列之
---------------------------------------Mini2440觸摸屏程式分析
By JeefJiang July，8th，2009
這是mini2440驅動分析系列的第三篇文章，本文分為三個部分，第一部分講叙硬體知識，包括觸摸屏的原理以及SCC2440 SOC上的觸摸屏是如何工作的。第二部分分析輸入裝置子系統的架構，并進行相應的代碼分析。第三部分利用上述的原理來分析mini2440的觸摸屏驅動。第四部分介紹了測試和校準。
1.需要準備的硬體知識
1.1電阻式觸摸屏工作原理原理
觸摸屏附着在顯示器的表面，與顯示器相配合使用，如果能測量出觸摸點在螢幕上的坐标位置，則可根據顯示屏上對應坐标點的顯示内容或圖符獲知觸摸者的意圖。觸摸屏按其技術原理可分為五類：矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波式，其中電阻式觸摸屏在嵌入式系統中用的較多。電阻觸摸屏是一塊4層的透明的複合薄膜屏，如圖2所示，最下面是玻璃或有機玻璃構成的基層，最上面是一層外表面經過硬化處理進而光滑防刮的塑膠層，中間是兩層金屬導電層，分别在基層之上和塑膠層内表面，在兩導電層之間有許多細小的透明隔離點把它們隔開。當手指觸摸螢幕時，兩導電層在觸摸點處接觸。
觸摸屏的兩個金屬導電層是觸摸屏的兩個工作面，在每個工作面的兩端各塗有一條銀膠，稱為該工作面的一對電極，若在一個工作面的電極對上施加電壓，則在該工作面上就會形成均勻連續的平行電壓分布。如圖4所示，當在X方向的電極對上施加一确定的電壓，而Y方向電極對上不加電壓時，在X平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在Y+(或Y-)電極上反映出來，通過測量Y+電極對地的電壓大小，便可得知觸點的X坐标值。同理，當在Y電極對上加電壓，而X電極對上不加電壓時，通過測量X+電極的電壓，便可得知觸點的Y坐标。電阻式觸摸屏有四線和五線兩種。四線式觸摸屏的X工作面和Y工作面分别加在兩個導電層上，共有四根引出線，分别連到觸摸屏的X電極對和Y電極對上。五線式觸摸屏把X工作面和Y工作面都加在玻璃基層的導電塗層上，但工作時，仍是分時加電壓的，即讓兩個方向的電壓場分時工作在同一工作面上，而外導電層則僅僅用來充當導體和電壓測量電極。是以，五線式觸摸屏的引出線需為5根。
1.2 在S3C2440中的觸摸屏接口
SOC S3C2440的觸摸屏接口是與ADC接口結合在一起的，框圖如下：
轉換速率：當PCLK=50MHz時，分頻設為49，則10位的轉換計算如下：
When the GCLK frequency is 50MHz and the prescaler value is 49,
A/D converter freq. = 50MHz/(49+1) = 1MHz
Conversion time = 1/(1MHz / 5cycles) = 1/200KHz = 5 us
This A/D converter was designed to operate at maximum 2.5MHz clock, so the conversion rate can go up to 500 KSPS.
觸摸屏接口的模式有以下幾種：
普通ADC轉換模式
獨立X/Y位置轉換模式
自動X/Y位置轉換模式
等待中斷模式
我們主要接受觸摸屏接口的等待中斷模式和自動X/Y位置轉換模式（驅動程式中會用到）：
自動轉換模式操作流程如下：觸摸屏控制器自動轉換X,Y的觸摸位置，當轉換完畢後将資料分别存放在寄存器ADCDAT0和ADCDAT1.并産生INT_ADC中斷通知轉換完畢。
等待中斷模式：
Touch Screen Controller generates interrupt (INT_TC) signal when the Stylus is down. Waiting for Interrupt Modesetting value is rADCTSC=0xd3; // XP_PU, XP_Dis, XM_Dis, YP_Dis, YM_En.
當觸摸後，觸摸屏控制器産生INT_TC中斷，四個引腳設定應該為：
引腳
XP
XM
YP
YM
狀态
PULL UP/XP Disable
Disable (初始值即是)
Disable
Enable
設定
1
1
1
當中斷産生後，X/Y的位置資料可以選擇獨立X/Y位置轉換模式，和自動X/Y位置轉換模式進行讀取，采用自動X/Y位置轉換模式進行讀取需要對我們已經設定的TSC寄存器進行更改，在原有的基礎上或上S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0)。
資料轉換完畢後，也會産生中斷。
2. 輸入子系統模型分析
2.1 整體架構：
輸入子系統包括三個部分裝置驅動、輸入核心、事件處理器。
第一部分是連接配接在各個總線上的輸入裝置驅動，在我們的SOC上，這個總線可以使虛拟總線platformbus，他們的作用是将底層的硬體輸入轉化為統一事件型式，向輸入核心（Input core）彙報.
第二部分輸入核心的作用如下：
（1） 調用input_register_device() used to 添加裝置，調用input_unregister_device() 除去裝置。（下面會結合觸摸屏驅動講述）
（2） 在/PROC下産生相應的裝置資訊，下面這個例子即是：
/proc/bus/input/devices showing a USB mouse:
I: Bus=0003 Vendor=046d Product=c002 Version=0120
N: Name="Logitech USB-PS/2 Mouse M-BA47"
P: Phys=usb-00:01.2-2.2/input0
H: Handlers=mouse0 event2
B: EV=7
B: KEY=f0000 0 0 0 0 0 0 0 0
B: REL=103
（3） 通知事件處理器對事件進行處理
第三部分是事件處理器：
輸入子系統包括了您所需要的大所屬處理器，如滑鼠、鍵盤、joystick，觸摸屏，也有一個通用的處理器被叫做event handler（對于核心檔案evdev.C）.需要注意的是随着核心版本的發展，event handler将用來處理更多的不同硬體的輸入事件。在Linux2.6.29版本中，剩下的特定裝置事件處理就隻有滑鼠和joystick。這就意味着越來越多的輸入裝置将通過event handler來和使用者空間打交道。事件處理層的主要作用就是和使用者空間打交道，我們知道Linux在使用者空間将所有裝置當成檔案來處理，在一般的驅動程式中都有提供fops接口，以及在/dev下生成相應的裝置檔案nod，而在輸入子系統的驅動中，這些動作都是在事件處理器層完成的，我們看看evdev.C相關代碼吧。
static int __init evdev_init(void)
{
return input_register_handler(&evdev_handler);
}
這是該子產品的注冊程式，将在系統初始化時被調用。
初始化得過程很簡單，就一句話，不過所有的秘密都被保藏在evdev_handler中了：
static struct input_handler evdev_handler = {
.event = evdev_event,
.connect = evdev_connect,
.disconnect = evdev_disconnect,
.fops = &evdev_fops,
.minor = EVDEV_MINOR_BASE,
.name = "evdev",
.id_table = evdev_ids,
};
先看connect函數中如下的代碼：
snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);
evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
evdev->handle.dev = input_get_device(dev);
evdev->handle.name = evdev->name;
dev_set_name(&evdev->dev, evdev->name);
evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);
evdev->dev.class = &input_class;
evdev->dev.parent = &dev->dev;
evdev->dev.release = evdev_free;
device_initialize(&evdev->dev);
error = device_add(&evdev->dev);
注意黑色的部分這将會在/sys/device/viture/input/input0/event0這個目錄就是在這裡生成的，在event下會有一個dev的屬性檔案，存放着裝置檔案的裝置号，，這樣 udev 就能讀
取該屬性檔案獲得裝置号，進而在/dev目錄下建立裝置節點/dev/event0
再看evdev_fops成員：
static const struct file_operations evdev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = evdev_read,
.write = evdev_write,
.poll = evdev_poll,
.open = evdev_open,
.release = evdev_release,
.unlocked_ioctl = evdev_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
.compat_ioctl = evdev_ioctl_compat,
#endif
.fasync = evdev_fasync,
.flush = evdev_flush
};
看過LDD3的人都知道，這是裝置提供給使用者空間的接口，用來提供對裝置的操作，其中evdev_ioctl提供了很多指令，相關的指令使用參照《Using the Input Subsystem, Part II》
3 mini2440的觸摸屏驅動
3.1 初始化：
static int __init s3c2410ts_init(void)
{
struct input_dev *input_dev;
adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
if (!adc_clock) {
printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source/n");
return -ENOENT;
}
clk_enable(adc_clock);
//擷取時鐘，挂載APB BUS上的外圍裝置，需要時鐘控制，ADC就是這樣的裝置。
base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
I/O記憶體是不能直接進行通路的，必須對其進行映射，為I/O記憶體配置設定虛拟位址，這些虛拟位址以__iomem進行說明，但不能直接對其進行通路，需要使用專用的函數，如iowrite32
if (base_addr == NULL) {
printk(KERN_ERR "Failed to remap register block/n");
return -ENOMEM;
}
// s3c2410_ts_connect();//2440不需要此步 2410 的晶片需要
iowrite32(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF),/
base_addr+S3C2410_ADCCON);//使能預分頻和設定分頻系數
iowrite32(0xffff, base_addr+S3C2410_ADCDLY);//設定ADC延時，在等待中斷
模式下表示産生INT_TC的間隔時間
iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
按照等待中斷的模式設定TSC
接下來的部分是注冊輸入裝置
input_dev = input_allocate_device();
//allocate memory for new input device,用來給輸入裝置配置設定空間，并做一些輸入裝置通用的初始的設定
if (!input_dev) {
printk(KERN_ERR "Unable to allocate the input device !!/n");
return -ENOMEM;
}
dev = input_dev;
dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS);
//設定事件類型
dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH);
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);
以上四句都是設定事件類型中的code，如何了解呢，先說明事件類型，常用的事件類型
EV_KEY、EV_MOSSE, EV_ABS(用來接收像觸摸屏這樣的絕對坐标事件)，而每種事件又會
有不同類型的編碼code，比方說ABS_X，ABS_Y，這些編碼又會有相應的value
dev->name = s3c2410ts_name;
dev->id.bustype = BUS_RS232;
dev->id.vendor = 0xDEAD;
dev->id.product = 0xBEEF;
dev->id.version = S3C2410TSVERSION;
//以上是輸入裝置的名稱和id，這些資訊時輸入裝置的身份資訊了，在使用者空間如何看到呢，
cat /proc/bus/input/devices，下面是我的截圖
if (request_irq(IRQ_ADC, stylus_action, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
"s3c2410_action", dev)) {
printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_ADC !/n");
iounmap(base_addr);
return -EIO;
}
if (request_irq(IRQ_TC, stylus_updown, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
"s3c2410_action", dev)) {
printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_TC !/n");
iounmap(base_addr);
return -EIO;
}
printk(KERN_INFO "%s successfully loaded/n", s3c2410ts_name);
input_register_device(dev);
//前面已經設定了裝置的基本資訊和所具備的能力，所有的都準備好了，現在就可以注冊了
return 0;
}
3.2 中斷處理
stylus_action和stylus_updown兩個中斷處理函數，當筆尖觸摸時，會進入到stylus_updown，
static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)
{
unsigned long data0;
unsigned long data1;
int updown;
//注意在觸摸屏驅動子產品中，這個ADC_LOCK的作用是保證任何時候都隻有一個驅動程式使用ADC的中斷線，因為在mini2440adc子產品中也會使用到ADC,這樣隻有擁有了這個鎖，才能進入到啟動ADC,注意盡管LDD3中說過信号量因為休眠不适合使用在ISR中，但down_trylock是一個例外，它不會休眠。
if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) {
OwnADC = 1;
data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
if (updown) {//means down
touch_timer_fire(0);//這是一個定時器函數，當然在這裡是作為普通函數調用，用來啟動ADC
} else {
OwnADC = 0;
up(&ADC_LOCK);//注意紅色的部分是基本不會執行的，除非你觸摸後以飛快的速度是否，還來不及啟動ADC，當然這種飛快的速度一般是達不到的，筆者調試程式時發現這裡是進入不了的
}
}
return IRQ_HANDLED;
}
static void touch_timer_fire(unsigned long data)
{
unsigned long data0;
unsigned long data1;
int updown;
data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
if (updown) {//means down
轉換四次後進行事件彙報
if (count != 0) {
long tmp;
tmp = xp;
xp = yp;
yp = tmp;
//這裡進行轉換是因為我們的螢幕使用時采用的是240*320，相當于把原來的螢幕的X,Y軸變換。
個人了解，不隻是否正确
xp >>= 2;
yp >>= 2;
/
input_report_abs(dev, ABS_X, xp);
input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);
//裝置X,Y值
input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);
input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);
input_sync(dev);
//這個表明我們上報了一次完整的觸摸屏事件，用來間隔下一次的報告
}
xp = 0;
yp = 0;
count = 0;
iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
如果還沒有啟動ADC或者ACD轉換四次完畢後則啟動ADC
} else {
如果是up狀态，則提出報告并讓觸摸屏處在等待觸摸的階段
count = 0;
input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);
input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0);
input_sync(dev);
iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
if (OwnADC) {
OwnADC = 0;
up(&ADC_LOCK);
}
}
}
static irqreturn_t stylus_action(int irq, void *dev_id)
{
unsigned long data0;
unsigned long data1;
if (OwnADC) {
data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
xp += data0 & S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK;
yp += data1 & S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK;
count++;
讀取資料
if (count < (1<<2)) {如果小如四次重新啟動轉換
iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
} else {如果超過四次，則等待1ms後進行資料上報
mod_timer(&touch_timer, jiffies+1);
iowrite32(WAIT4INT(1), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
}
}
return IRQ_HANDLED;
}
我們從整體上描述轉換的過程：
（1） 如果觸摸屏感覺到觸摸，則進入updown ISR,如果能擷取ADC_LOCK則調用touch_timer_fire，啟動ADC,
（2） ADC轉換，如果小于四次繼續轉換，如果四次完畢後，啟動1個時間滴答的定時器，停止ADC, 也就是說在這個時間滴答内，ADC是停止的，
（3） 這樣可以防止螢幕抖動。
（4） 如果1個時間滴答到時候，觸摸屏仍然處于觸摸狀态則上報轉換資料，并重新開機ADC,重複（2）
（5） 如果觸摸筆釋放了，則上報釋放事件，并将觸摸屏重新設定為等待中斷狀态。
4 測試與校準
關于應用程式的編寫，請參照《Using the Input Subsystem, Part II》，講解了input裝置的API,
觸摸屏的校準時使觸摸屏的坐标與LCD得坐标進行對應，這種對應需要映射，這個映射的過程即為校準，我們提供了一種線性算法的映射方法，具體的代碼見附件。
本文來自CSDN部落格，轉載請标明出處：http://blog.csdn.net/funy_liu/archive/2010/03/04/5345589.aspx
關于電阻式觸摸屏的原理可以參考：
電阻式觸摸屏的基本結構和驅動原理 http://blog.csdn.net/thewayma/archive/2009/08/13/4443023.aspx
![linux-svn解除安裝與安裝[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)