Mini2440触摸屏程序剖析

这是mini2440驱动剖析系列的第三篇文章，本文分为三个部分，榜首部分讲叙硬件常识，包含接触屏的原理以及SCC2440 SOC上的接触屏是怎么作业的。第二部分剖析输入设备子体系的结构，并进行相应的代码剖析。第三部分运用上述的原理来剖析mini2440的接触屏驱动。第四部分介绍了测验和校准。
1.需求预备的硬件常识
1.1电阻式接触屏作业原理原理
接触屏附着在显现器的外表，与显现器相配合运用，假如能丈量出接触点在屏幕上的坐标方位，则可依据显现屏上对应坐标点的显现内容或图符获悉接触者的目的。接触屏按其技能原理可分为五类：矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式、外表声波式，其间电阻式接触屏在嵌入式体系顶用的较多。电阻接触屏是一块4层的通明的复合薄膜屏，如图2所示，最下面是玻璃或有机玻璃构成的底层，最上面是一层外外表经过硬化处理然后润滑防刮的塑料层，中心是两层金属导电层，别离在底层之上和塑料层内外表，在两导电层之间有许多细微的通明阻隔点把它们离隔。当手指接触屏幕时，两导电层在接触点处接触。
接触屏的两个金属导电层是接触屏的两个作业面，在每个作业面的两头各涂有一条银胶，称为该作业面的一对电极，若在一个作业面的电极对上施加电压，则在该作业面上就会构成均匀接连的平行电压散布。如图4所示，当在X方向的电极对上施加一确认的电压，而Y方向电极对上不加电压时，在X平行电压场中，触点处的电压值能够在Y+(或Y-)电极上反映出来，经过丈量Y+电极对地的电压巨细，便可得知触点的X坐标值。同理，当在Y电极对上加电压，而X电极对上不加电压时，经过丈量X+电极的电压，便可得知触点的Y坐标。电阻式接触屏有四线和五线两种。四线式接触屏的X作业面和Y作业面别离加在两个导电层上，共有四根引出线，别离连到接触屏的X电极对和Y电极对上。五线式接触屏把X作业面和Y作业面都加在玻璃底层的导电涂层上，但作业时，仍是分时加电压的，即让两个方向的电压场分时作业在同一作业面上，而外导电层则只是用来充任导体和电压丈量电极。因而，五线式接触屏的引出线需为5根。

1.2 在S3C2440中的接触屏接口
SOC S3C2440的接触屏接口是与ADC接口结合在一起的，框图如下：

转化速率：当PCLK=50MHz时，分频设为49，则10位的转化核算如下：
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.
接触屏接口的形式有以下几种：
一般ADC转化形式
独立X/Y方位转化形式
主动X/Y方位转化形式
等候中止形式
咱们首要承受接触屏接口的等候中止形式和主动X/Y方位转化形式（驱动程序中会用到）：
主动转化形式操作流程如下：接触屏操控器主动转化X,Y的接触方位，当转化结束后将数据别离存放在寄存器ADCDAT0和ADCDAT1.并发生INT_ADC中止告诉转化结束。
等候中止形式：
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.
当接触后，接触屏操控器发生INT_TC中止，四个引脚设置应该为：
引脚 XP XM YP YM
状况 PULL UP/XP Disable Disable (初始值便是) Disable Enable
设置 1 0 1 1
当中止发生后，X/Y的方位数据能够挑选独立X/Y方位转化形式，和主动X/Y方位转化形式进行读取，选用主动X/Y方位转化形式进行读取需求对咱们现已设置的TSC寄存器进行更改，在原有的基础上或上S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0)。
数据转化结束后，也会发生中止。

2. 输入子体系模型剖析
2.1 全体结构：
输入子体系包含三个部分设备驱动、输入中心、事情处理器。
榜首部分是连接在各个总线上的输入设备驱动，在咱们的SOC上，这个总线能够使虚拟总线platformbus，他们的效果是将底层的硬件输入转化为一致事情型式，向输入中心（Input core）陈述.

第二部分输入中心的效果如下：
（1） 调用input_register_device() used to 增加设备，调用input_unregister_device() 除掉设备。（下面会结合接触屏驱动叙述）
（2） 在/PROC下发生相应的设备信息，下面这个比如便是：
/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） 告诉事情处理器对事情进行处理
第三部分是事情处理器：
输入子体系包含了您所需求的大所属处理器，如鼠标、键盘、joystick，接触屏，也有一个通用的处理器被叫做event handler（关于内核文件evdev.C）.需求留意的是跟着内核版别的开展，event handler将用来处理更多的不同硬件的输入事情。在Linux2.6.29版别中，剩余的特定设备事情处理就只要鼠标和joystick。这就意味着越来越多的输入设备将经过event handler来和用户空间打交道。事情处理层的首要效果便是和用户空间打交道，咱们知道Linux在用户空间将一切设备当成文件来处理，在一般的驱动程序中都有供给fops接口，以及在/dev下生成相应的设备文件nod，而在输入子体系的驱动中，这些动作都是在事情处理器层完结的，咱们看看 evdev.C相关代码吧。
static int __init evdev_init(void)
{
return input_register_handler(&evdev_handler);
}
这是该模块的注册程序，将在体系初始化时被调用。
初始化得进程很简单，就一句话，不过一切的隐秘都被保藏在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函数中如下的代码：
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);
留意黑色的部分这将会在/sys/device/viture/input/input0/event0这个目录便是在这儿生成的，在event下会有一个dev的特点文件，存放着设备文件的设备号，，这样 udev 就能读
取该特点文件取得设备号，然后在/dev目录下创立设备节点/dev/event0
再看evdev_fops成员：
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
};
看过LDD3的人都知道，这是设备供给给用户空间的接口，用来供给对设备的操作，其间evdev_ioctl供给了许多指令，相关的指令运用参照《Using the Input Subsystem, Part II》

3 mini2440的接触屏驱动
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);
//获取时钟，挂载APB BUS上的外围设备，需求时钟操控，ADC便是这样的设备。
base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
I/O内存是不能直接进行拜访的，有必要对其进行映射，为I/O内存分配虚拟地址，这些虚拟地址以__iomem进行阐明，但不能直接对其进行拜访，需求运用专用的函数，如iowrite32
if (base_addr == NULL) {
printk(KERN_ERR “Failed to remap register block\n”);
return -ENOMEM;
}

/* Configure GPIOs */
s3c2410_ts_connect();

iowrite32(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF),\
base_addr+S3C2410_ADCCON);//使能预分频和设置分频系数
iowrite32(0xffff, base_addr+S3C2410_ADCDLY);//设置ADC延时，在等候中止
形式下标明发生INT_TC的距离时刻
iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
依照等候中止的形式设置TSC
接下来的部分是注册输入设备
/* Initialise input stuff */
input_dev = input_allocate_device();
//allocate memory for new input device,用来给输入设备分配空间，并做一些输入设备通用的初始的设置
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);
//设置事情类型
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);
以上四句都是设置事情类型中的code，怎么了解呢，先阐明事情类型，常用的事情类型
EV_KEY、EV_MOSSE, EV_ABS(用来接纳像接触屏这样的肯定坐标事情)，而每种事情又会
有不同类型的编码code，比方说ABS_X，ABS_Y，这些编码又会有相应的value
dev->name = s3c2410ts_name;
dev->id.bustype = BUS_RS232;
dev->id.vendor = 0xDEAD;
dev->id.product = 0xBEEF;
dev->id.version = S3C2410TSVERSION;
//以上是输入设备的称号和id，这些信息时输入设备的身份信息了，在用户空间怎么看到呢，
cat /proc/bus/input/devices，下面是我的截图

/* Get irqs */
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);

/* All went ok, so register to the input system */
input_register_device(dev);
//前面现已设置了设备的根本信息和所具有的才干，一切的都预备好了，现在就能够注册了
return 0;
}
中止处理
stylus_action和stylus_updown两个中止处理函数，当笔尖接触时，会进入到stylus_updown，
static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)
{
unsigned long data0;
unsigned long data1;
int updown;
//留意在接触屏驱动模块中，这个ADC_LOCK的效果是确保任何时候都只要一个驱动程序运用ADC的中止线，由于在mini2440adc模块中也会运用到ADC,这样只要具有了这个锁，才干进入到发动ADC,留意虽然LDD3中说过信号量由于休眠不适合运用在ISR中，但down_trylock是一个破例，它不会休眠。
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);//这是一个定时器函数，当然在这儿是作为一般函数调用，用来发动ADC
} else {
OwnADC = 0;
up(&ADC_LOCK);//留意赤色的部分是根本不会履行的，除非你接触后以飞快的速度是否，还来不及发动ADC，当然这种飞快的速度一般是达不到的，笔者调试程序时发现这儿是进入不了的
}
}

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
转化四次后进行事情陈述
if (count != 0) {
long tmp;

tmp = xp;
xp = yp;
yp = tmp;
//这儿进行转化是由于咱们的屏幕运用时选用的是240*320，相当于把本来的屏幕的X,Y轴改换。
个人了解，不只是否正确
xp >>= 2;
yp >>= 2;
/
input_report_abs(dev, ABS_X, xp);
input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);
//设备X,Y值
input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);
input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);
input_sync(dev);
//这个标明咱们上报了一次完好的接触屏事情，用来距离下一次的陈述
}
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);
假如还没有发动ADC或许ACD转化四次结束后则发动ADC

} else {
假如是up状况，则提出陈述并让接触屏处在等候接触的阶段
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++;
读取数据
if (count < (1<<2)) {假如小如四次从头发动转化
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 {假如超越四次，则等候1ms后进行数据上报

mod_timer(&touch_timer, jiffies+1);
iowrite32(WAIT4INT(1), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
}
}

return IRQ_HANDLED;
}
咱们从全体上描绘转化的进程：
（1） 假如接触屏感觉到接触，则进入updown ISR,假如能获取ADC_LOCK则调用touch_timer_fire，发动ADC,
（2） ADC转化，假如小于四次持续转化，假如四次结束后，发动1个时刻滴答的定时器，中止ADC, 也便是说在这个时刻滴答内，ADC是中止的，
（3） 这样能够避免屏幕颤动。
（4） 假如1个时刻滴答到时候，接触屏依然处于接触状况则上报转化数据，并重启ADC,重复（2）
（5） 假如接触笔开释了，则上报开释事情，并将接触屏从头设置为等候中止状况。
4 测验与校准
关于应用程序的编写，请参照《Using the Input Subsystem, Part II》，讲解了input设备的API,
接触屏的校按时使接触屏的坐标与LCD得坐标进行对应，这种对应需求映射，这个映射的进程即为校准，咱们供给了一种线性算法的映射办法