实验目的和内容
实验目的:复习linux系统总线驱动设备模型,了解在该框架下触摸屏驱动程序的实现步骤。
实验内容:以四线电阻触摸屏为例,实现触摸点X、Y坐标位置的检测。
电阻触摸屏工作原理简介
触摸屏一般由如下三部分组成:两层透明导体层、中间的隔离层、电极。电阻触摸屏选用租型导体材料。当某一层(X层)电极加上电压(X+、X-)后,会在该层形成电压梯度,当手指按压触摸屏时,平时相互绝缘的两层导体层会在接触点有了接触,此时可在未加电的一层(Y层)测得接触点的电压,再根据电压与电极之间的距离关系,即可换算出该接触点加电层(X层)对应的坐标位置。将电压切换至另一层(Y层),得到另一层(Y层)的坐标位置。即可确定接触点当前的坐标位置。电阻屏的关键在于材料,根据引线多少,分为四线、无线、六线等多线电阻触摸屏。
S3C2440内置的ADC和触摸屏接口如图所示,通过4个MOS管分别给X、Y方向施加电压,通过ADC通道采集X、Y方向的电压值。
触摸屏的使用过程中:
- 当有触摸动作时,产生触摸屏INT_TC中断;
- 在INT_TC中断服务程序中,启动ADC转换X、Y的坐标;
- ADC转换结束,产生ADC中断;
- 在ADC中断服务程序中,向上层上报ADC转换的结果;
- 松开触摸屏。
为了让触摸屏支持连按、滑动等动作,因此在处理中需增加定时器,在4中一次ADC转换结果上报结束后。启动定时器,一旦定时器时间到达,重新启动一次ADC转换。
程序编写
Linux内核中触摸屏驱动是在input输入子系统的框架上编写的。前面章节已经对输入子系统的结构进行了分析,。其中inputcore层由内核提供,不需要修改,EventHandler层中的Evdev.c文件也可支持所有的输入设备。因此,本次实验只需完成input driver层对触摸屏设备的访问,中断的设置,以及将产生的触摸事件上报给inputcore,即实现触摸屏input_dev的分配,设置、注册,以及硬件相关的配置。
入口函数s3c_ts_init编写如下:
- 使用input_allocate_device分配s3c_ts_dev结构体空间;
- 配置s3c_ts_dev结构体可以产生EV_KEY、EV_ABS事件,细分为EV_KEY中的BTN_TOUCH事件,EV_ABS事件中ABS_X、ABS_Y、ABS_PRESSURE事件。
- 使用input_register_device注册s3c_ts_dev设备。
- 硬件相关的配置:
- ADC/TC时钟使能;
- 设置S3C2440的ADC/TC的寄存器配置;
- IRQ_TC中断和IRQ_ADC中断的注册;
- 进入等待按键按下模式。
出口函数s3c_ts_exit编写如下:
- IRQ_TC中断和IRQ_ADC中断的注销;
- 取消s3c_ts_dev设备挂载;
- 释放分配的s3c_ts_dev结构体空间。
按照上述步骤,已基本完成触摸屏驱动程序的编写,当有触摸动作发生时,已经可以检测到触摸信号。为了得到触摸点的坐标值,还需要在IRQ_TC中断服务函数中处理,当检测是按键按下操作时,调用enter_measure_xy_mode()进入到XY坐标测量模式,启动ADC转换start_adc()。
为了提高坐标检测的精度,采取舍弃无效值,多次测量求平均值,软件过滤等方式。
通过增加定时器,实现按键的连按和滑动检测。
代码如下:
- #include <linux/errno.h>
- #include <linux/kernel.h>
- #include <linux/module.h>
- #include <linux/slab.h>
- #include <linux/input.h>
- #include <linux/init.h>
- #include <linux/serio.h>
- #include <linux/delay.h>
- #include <linux/platform_device.h>
- #include <linux/clk.h>
- #include <asm/io.h>
- #include <asm/irq.h>
-
- #include <asm/plat-s3c24xx/ts.h>
-
- #include <asm/arch/regs-adc.h>
- #include <asm/arch/regs-gpio.h>
-
- static struct input_dev *s3c_ts_dev;
-
- struct s3c_ts_reg
- {
- unsigned long adccon;
- unsigned long adctsc;
- unsigned long adcdly;
- unsigned long adcdat0;
- unsigned long adcdat1;
- unsigned long adcupdn;
- };
-
- static volatile struct s3c_ts_reg *s3c_ts_regs;
- static struct timer_list s3c_ts_timer;
-
- static void enter_wait_pen_down_mode(void)
- {
- s3c_ts_regs->adctsc = 0xd3;
- }
-
- static void enter_wait_pen_up_mode(void)
- {
- s3c_ts_regs->adctsc = 0x1d3;
- }
-
- static void enter_measure_xy_mode(void)
- {
- s3c_ts_regs->adctsc = (1<<3) | (1<<2);
- }
-
- static void start_adc(void)
- {
- s3c_ts_regs->adccon |= (1<<0);
- }
-
- static int s3c_filter_ts(int x[], int y[])
- {
- #define ERR_LIMIT 10
- int avr_x, avr_y;
- int det_x, det_y;
-
- avr_x = (x[0] + x[1])/2;
- avr_y = (y[0] + y[1])/2;
-
- det_x =(x[2] > avr_x)?(x[2] - avr_x):(avr_x - x[2]);
- det_y =(y[2] > avr_y)?(y[2] - avr_y):(avr_y - y[2]);
-
- if((det_x > ERR_LIMIT)||(det_y > ERR_LIMIT))
- return 0;
-
- avr_x = (x[1] + x[2])/2;
- avr_y = (y[1] + y[2])/2;
-
- det_x =(x[3] > avr_x)?(x[3] - avr_x):(avr_x - x[3]);
- det_y =(y[3] > avr_y)?(y[3] - avr_y):(avr_y - y[3]);
-
- if((det_x > ERR_LIMIT)||(det_y > ERR_LIMIT))
- return 0;
-
- return 1;
- }
-
-
- static irqreturn_t pen_down_up_irq(int irq, void *dev_id)
- {
- if(s3c_ts_regs->adcdat0 & (1<<15))
- {
- //printk("pen up\n");
- enter_wait_pen_down_mode();
- input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);
- input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 0);
- input_sync(s3c_ts_dev);
- }
- else
- {
- //printk("pen down\n");
- //enter_wait_pen_up_mode();
- enter_measure_xy_mode();
- start_adc();
- }
- return IRQ_HANDLED;
- }
-
-
- static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)
- {
- static int cnt = 0;
- static int x[4],y[4];
- int adcdat0, adcdat1;
- /* 优化措施2: ADC转换完成时,触摸笔弹起,则扔掉此次转换的数据 */
-
- adcdat0 = s3c_ts_regs->adcdat0;
- adcdat1 = s3c_ts_regs->adcdat1;
- if(adcdat0 & (1<<15))
- {
- cnt = 0;
- enter_wait_pen_down_mode();
- input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);
- input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 0);
- input_sync(s3c_ts_dev);
- }
- else
- {
- //printk("adc irq cnt = %d, x = %d, y = %d\n", ++cnt, s3c_ts_regs->adcdat0 & 0x3ff, s3c_ts_regs->adcdat1 & 0x3ff);
- /* 优化措施3; 多次测量求平均值 */
- x[cnt] = adcdat0 & 0x3ff;
- y[cnt] = adcdat1 & 0x3ff;
- cnt++;
- if(cnt == 4)
- {
- /* 优化措施4: 软件过滤 */
- if(s3c_filter_ts(x, y))
- {
- //printk("x = %d, y = %d\n",(x[0]+x[1]+x[2]+x[3])/4, (y[0]+y[1]+y[2]+y[3])/4);
-
- input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_X, (x[0]+x[1]+x[2]+x[3])/4);
- input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_Y, (y[0]+y[1]+y[2]+y[3])/4);
- input_report_abs(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 1);
- input_report_key(s3c_ts_dev, BTN_TOUCH, 1);
- input_sync(s3c_ts_dev);
- }
- cnt = 0;
- enter_wait_pen_up_mode();
- mod_timer(&s3c_ts_timer, jiffies + HZ/100);
- }
- else
- {
- enter_measure_xy_mode();
- start_adc();
- }
-
- }
- return IRQ_HANDLED;
- }
-
- static void s3c_ts_timer_func(unsigned long data)
- {
- if(s3c_ts_regs->adcdat0 & (1<<15))
- {
- /* 弹起 */
- enter_wait_pen_down_mode();
- }
- else
- {
- /* 按下 */
- enter_measure_xy_mode();
- start_adc();
- }
- }
-
- static int s3c_ts_init(void)
- {
- struct clk *adc_clk ;
-
- /* 1 分配 */
- s3c_ts_dev = input_allocate_device();
-
- /* 2 配置 */
- /* 2.1、可以产生哪类事件 */
- set_bit(EV_KEY, s3c_ts_dev->evbit);
- set_bit(EV_ABS, s3c_ts_dev->evbit);
-
- /* 2.2 能产生事件中的哪一类子事件 */
- set_bit(BTN_TOUCH, s3c_ts_dev->keybit);
-
- input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);
- input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);
- input_set_abs_params(s3c_ts_dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);
-
- /* 3 注册 */
- input_register_device(s3c_ts_dev);
-
- /* 4 硬件相关配置 */
- /* 4.1 使能时钟*/
- adc_clk = clk_get(NULL, "adc");
- if(!adc_clk)
- {
- printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
- return -ENOENT;
- }
- clk_enable(adc_clk);
-
- /* 4.2 设置s3c2440的ADC/TS寄存器 */
- s3c_ts_regs = ioremap(0x58000000, sizeof(struct s3c_ts_reg));
-
- /* ADCCON
- * ADCCON[14] : 1 A/D converter prescaler enable
- * ADCCON[13:6]: A/D converter prescaler value
- * 49, ADCCLK = 50MHz/(49+1) = 1 MHz
- * ADCCON[5:3]: Analog input channel select
- 000 = AIN 0
- 001 = AIN 1
- 010 = AIN 2
- 011 = AIN 3
- 100 = YM
- 101 = YP
- 110 = XM
- 111 = XP
- * ADCCON[2]: Standby mode select
- 0 = Normal operation mode
- * ADCCON[0]: A/D conversion starts by enable
- * 0 = No operation
- 1 = A/D conversion starts and this bit is cleared after the startup
- */
- s3c_ts_regs->adccon = (1<<14) |(49<<6);
-
- request_irq(IRQ_TC, pen_down_up_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
- "s3c_ts_pen", NULL);
-
- request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
- "adc", NULL);
-
- /* 优化措施1 :
- * 设置ADCDLY为最大,确保电压稳定后再触发IRQ_TC中断
- */
- s3c_ts_regs->adcdly = 0xffff;
-
- /* 优化措施2:
- *启动定时器,处理长按/滑动的情况
- */
- init_timer(&s3c_ts_timer);
- s3c_ts_timer.function = s3c_ts_timer_func;
- add_timer(&s3c_ts_timer);
-
- enter_wait_pen_down_mode();
-
- return 0;
- }
-
- static void s3c_ts_exit(void)
- {
- free_irq(IRQ_TC, NULL);
- free_irq(IRQ_ADC, NULL);
- iounmap(s3c_ts_regs);
- input_unregister_device(s3c_ts_dev);
- input_free_device(s3c_ts_dev);
- del_timer(&s3c_ts_timer);
- }
-
- module_init(s3c_ts_init);
- module_exit(s3c_ts_exit);
- MODULE_LICENSE("GPL");
-
测试
首先,使用menuconfig去掉linux内核中的触摸屏驱动,然后make uImage生成新的内核文件。使用新的不带触摸屏驱动的内核文件启动。
方法一:
安装触摸屏驱动insmod s3c_ts.ko,使用hexdump查看触摸屏设备上报的事件数据。
方法二:
使用Tslib进行测试。Tslib是一个开源的程序,能够为触摸屏驱动获得的采样提供诸如滤波、去抖、校准等功能,通常作为触摸屏驱动的适配层,为上层的应用提供了一个统一的接口。
(1)Tslib交叉编译安装
步骤如下:
tar xzf tslib-1.4.tar.gz //解压
cd tslib //进入到tslib目录
./autogen.sh //执行autogen.sh
mkdir tmp //创建tmp目录,保存编译产生的文件
echo "ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes" >arm-linux.cache
./configure --host=arm-linux --cache-file=arm-linux.cache --prefix=$(pwd)/tmp /配置/
Make //编译
make install //编译安装
按照上述步骤操作,编译安装好的Tslib工具全部保存到tmp文件夹下。注意在执行./autogen.sh命令时,可能回出现如下错误:
错误原因:没有安装automake工具。
解决方法:使用以下命令安装automake工具。
sudo apt-get install autoconf
sudo apt-get install automake
sudo apt-get install libtool
(2)移植Tslib
- 将tmp目录下的Tslib工具拷贝到文件系统的根目录下;
- 安装s3c_ts.ko, lcd.ko驱动程序;
- 修改/etc/ts.conf文件的第1行内容(去掉#号和第一个空格);
- 设置环境变量:
export TSLIB_TSDEVICE=/dev/event0
export TSLIB_CALIBFILE=/etc/pointercal
export TSLIB_CONFFILE=/etc/ts.conf
export TSLIB_PLUGINDIR=/lib/ts
export TSLIB_CONSOLEDEVICE=none
export TSLIB_FBDEVICE=/dev/fb0
- 使用ts_calibrate命令进行屏幕校准;
- 使用ts_test命令进行测试。