linux子系统分析及触摸屏驱动浅析

前段时间负责项目的触摸屏和光电鼠标，都是输入设备，看了会这方面的资料，结合项目代码，做点总结，基本上来自个人理解和互联网

在linux2.6以后，linux对输入设备进行了抽象，抽象出了输入子系统，该系统（Input子系统）是所有I/O设备驱动的中间层，为上层提供了一个统一的界面，将事件的上报和处理分离开，采用了分层模式，在我们的driver中，我们只需要关注事件的上报，其他的都由linux自己处理。在上层系统中，它不需要知道底层有多少键盘，鼠标，轨迹球，触摸屏等设备，只需要把上报上来的input事件做相应的处理就行了。

一．Input输入子系统的框架

Input子系统将整个将输入驱动分成三块: driver,input core和Event handler. 一个输入事件，如鼠标移动，键盘按键按下，joystick的移动，触摸屏的点击滑动等等通过 Driver -> InputCore -> Eventhandler -> userspace 的顺序到达用户空间传给应用程序

而在我们的平时的驱动开发中，往往需要做的只是input driver这一层，其他的基本上都由linux做好了，不需要任何改动，除非需要加入新的功能支持之类的（如想把多点触摸的支持添加进来等）

二．一个简单使用input子系统的例子

在内核自带的文档Documentation/input/input-programming.txt中。有一个使用input子系统的例子，并附带相应的说明。初学者可以以此例学习

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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);   

这个例子比较简单，没有具体的硬件设备，但程序里包含了最基本的input子系统驱动的注册流程。

1）在初始化函数中申请了一个input device

   button_dev = input_allocate_device();

2）注册

      input_register_device(button_dev);

3）还需要申请一个中断处理例程，在中断处理例程中将收到的按键信息上报给input子系统

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

4）还有一个需要注意的就是上报数据的参数设置，告知input子系统它支持上报的事件

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

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

分别用来设置设备所产生的事件以及上报的按键值。Struct iput_dev中有两个成员，一个是evbit.一个是keybit.分别用表示设备所支持的动作和按键类型。 

5）input_report_key() 

  用于给上层上报一个按键动作

      input_sync() 

用来告诉上层，本次的上报事件已经完成了.

三．input core和Event handler

另外在input子系统中还有很多关于input core和Event handler等方面的介绍，这些主要是linux内核的工作，在我们driver开发中用的不多，也不是我们所关注的重点，我在这里不做多的描述，如果感兴趣的话可以去网上去找，很很多这方面的资源

四．G15项目中的触摸屏驱动

  驱动程序流程和上述流程基本一致，但由于涉及到了具体的硬件设备，在一些细节处理方面会不一样，也会复杂一些

  Host端通过IIC总线，从芯片读出需要的数据，一般为X,Y的绝对坐标，还有数据的标志位(单点，多点，未点击)等，这些就够了。有些芯片还有手势之类的寄存器值，但在linux/android系统中一般都没有使用，在上层处理都是用坐标值的变化来算出手势的。

初始化函数如下:

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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();  //申请一个input设备  
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 结构体，这些是对input设备的一些属性描述，名称，总线等  
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.     //所支持的事件  
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. //初始化一个工作队列，用于调度中断处理例程的底半部  
38. INIT_WORK(&work, new_ts_work);  
39.     //向系统注册input设备  
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();  //芯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脚申请一个中断，当手指触摸到屏，将产生中断，进入中断处理程序，读取数据并上报  
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. //屏蔽中断，在open时再打开  
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. }  

中断处理顶半部

static irqreturn_t new_ts_isr(int irq, void *dev_data)

{

schedule_work(&work);

return IRQ_HANDLED;

}

只是简单的调度了工作队列，以下才是真正的中断处理（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．单点触摸&多点触摸

   如上面的例子所示，已经包含了多点触摸的功能,现在简单介绍一下单点触摸和多点触摸在驱动实现时的区别

  要实现多点触摸，必须要有内核的支持，也就是说input子系统中，input core和Event handler层要支持多点，在linux官方2.6.30中才加入了多点支持，但现在很多2.6.29的BSP中也给多点触摸打了补丁，也是可以用的,G15项目中的就是这样

   首先，在probe函数的设备初始化阶段

input_set_abs_params（）函数，设置方式不同

单点：

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);

多点:

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);

    //相当于单点屏的 ABX_PRESSURE

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

    //相当于单点屏的 ABS_TOOL_WIDTH

其次，就是上报数据的方式

单点上报:

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

多点上报:

        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

以上只是单点和多点的在驱动开发时的主要区别，当然还有其他很多方面的差异，如硬件支持等，如果对多点触摸感兴趣的话可以去仔细阅读一下linux的内核文档Documentation / input / multi-touch-protocol.txt