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基于 mini2440 电阻式触摸屏（四）：mini2440触摸屏驱动分析

来源：互联网 发布：金星秀转战网络平台 编辑：程序博客网 时间：2024/05/16 07:20

参考：http://blog.chinaunix.net/uid-22174347-id-1786941.html

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开发环境

编译系统 ：fedora9

编译器 ：arm-Linux-4.4.3

主控芯片 ：S3C2440

开发板 ：mini2440

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一、电阻式触摸屏工作原理 
二、 S3C2440 电阻式触摸屏接口、内部ADC结构
三、Linux输入子系统(InputSubsystem)
四、mini2440触摸屏驱动分析

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（这部分转自：http://blog.chinaunix.net/uid-22174347-id-1786941.html 文章写得很好）

四、mini2440触摸屏驱动分析

1、硬件原理图分析

  S3c2440芯片内部触摸屏接口与ADC接口是集成在一起的，硬件结构原理图请看：S3C2440上ADC驱动实例开发讲解中的图，其中通道7(XP或AIN7)作为触摸屏接口的X坐标输入，通道5(YP或AIN5)作为触摸屏接口的Y坐标输入。在"S3C2440上ADC驱动实例开发讲解"中，AD转换的模拟信号是由开发板上的一个电位器产生并通过通道1(AIN0)输入的，而这里的模拟信号则是由点触触摸屏所产生的X坐标和Y坐标两个模拟信号，并分别通过通道7和通道5输入。S3c2440提供的触摸屏接口有4种处理模式，分别是：正常转换模式、单独的X/Y位置转换模式、自动X/Y位置转换模式和等待中断模式，对于在每种模式下工作的要求，请详细查看数据手册的描述。本驱动实例将采用自动X/Y位置转换模式和等待中断模式。

注意：在每步中，为了让代码逻辑更加有条理和容易理解，就没有考虑代码的顺序，比如函数要先定义后调用。如果要编译此代码，请严格按照C语言的规范来调整代码的顺序。


2、建立触摸屏驱动程序my2440_ts.c，首先实现加载和卸载部分，在驱动加载部分，我们主要做的事情是：启用ADC所需要的时钟、映射IO口、初始化寄存器、申请中断、初始化输入设备、将输入设备注册到输入子系统。代码如下：

[cpp] view plain copy
print?
  1. #include <linux/module.h>  
  2. #include <linux/kernel.h>  
  3. #include <linux/clk.h>  
  4. #include <linux/init.h>  
  5. #include <linux/input.h>  
  6. #include <linux/serio.h>  
  7. #include <plat/regs-adc.h>  
  8. #include <asm/irq.h>  
  9. #include <asm/io.h>  
  10.    
  11. /*用于保存从平台时钟列表中获取的ADC时钟*/  
  12. static struct clk *adc_clk;  
  13.   
  14. /*定义了一个用来保存经过虚拟映射后的内存地址*/  
  15. static void __iomem *adc_base;  
  16.   
  17. /*定义一个输入设备来表示我们的触摸屏设备*/  
  18. static struct input_dev *ts_dev;  
  19.   
  20. /*设备名称*/  
  21. #define DEVICE_NAME    "my2440_TouchScreen"  
  22.   
  23. /*定义一个WAIT4INT宏，该宏将对ADC触摸屏控制寄存器进行操作 
  24. S3C2410_ADCTSC_YM_SEN这些宏都定义在regs-adc.h中*/  
  25. #define WAIT4INT(x)    (((x)<<8) | S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | \  
  26.                     S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(3))  
  27.   
  28. static int __init ts_init(void)  
  29. {  
  30.     int ret;  
  31.   
  32.     /*从平台时钟队列中获取ADC的时钟，这里为什么要取得这个时钟，因为ADC的转换频率跟时钟有关。 
  33.     系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/  
  34.     adc_clk = clk_get(NULL, "adc");  
  35.     if(!adc_clk)  
  36.     {  
  37.         /*错误处理*/  
  38.         printk(KERN_ERR "falied to find adc clock source\n");  
  39.         return -ENOENT;  
  40.     }  
  41.   
  42.     /*时钟获取后要使能后才可以使用，clk_enable定义在arch/arm/plat-s3c/clock.c中*/  
  43.     clk_enable(adc_clk);  
  44.   
  45.     /*将ADC的IO端口占用的这段IO空间映射到内存的虚拟地址，ioremap定义在io.h中。 
  46.      注意：IO空间要映射后才能使用，以后对虚拟地址的操作就是对IO空间的操作, 
  47.      S3C2410_PA_ADC是ADC控制器的基地址，定义在mach-s3c2410/include/mach/map.h中，0x20是虚拟地址长度大小*/  
  48.     adc_base = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x20);  
  49.     if(adc_base == NULL)  
  50.     {  
  51.         /*错误处理*/  
  52.         printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");  
  53.         ret = -EINVAL;  
  54.         goto err_noclk;  
  55.     }  
  56.   
  57.     /*初始化ADC控制寄存器和ADC触摸屏控制寄存器*/  
  58.     adc_initialize();  
  59.   
  60.     /*申请ADC中断，AD转换完成后触发。这里使用共享中断IRQF_SHARED是因为该中断号在ADC驱动中也使用了， 
  61.     最后一个参数1是随便给的一个值，因为如果不给值设为NULL的话，中断就申请不成功*/  
  62.     ret = request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED | IRQF_SAMPLE_RANDOM, DEVICE_NAME, 1);  
  63.     if(ret)  
  64.     {  
  65.         printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d\n", IRQ_ADC, ret);  
  66.         ret = -EINVAL;  
  67.         goto err_nomap;  
  68.     }  
  69.   
  70.     /*申请触摸屏中断，对触摸屏按下或提笔时触发*/  
  71.     ret = request_irq(IRQ_TC, tc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM, DEVICE_NAME, 1);  
  72.     if(ret)  
  73.     {  
  74.         printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d\n", IRQ_TC, ret);  
  75.         ret = -EINVAL;  
  76.         goto err_noirq;  
  77.     }  
  78.   
  79.     /*给输入设备申请空间，input_allocate_device定义在input.h中*/  
  80.     ts_dev = input_allocate_device();  
  81.   
  82.     /*下面初始化输入设备，即给输入设备结构体input_dev的成员设置值。 
  83.     evbit字段用于描述支持的事件，这里支持同步事件、按键事件、绝对坐标事件， 
  84.     BIT宏实际就是对1进行位操作，定义在linux/bitops.h中*/  
  85.     ts_dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS);   
  86.       
  87.     /*keybit字段用于描述按键的类型，在input.h中定义了很多，这里用BTN_TOUCH类型来表示触摸屏的点击*/  
  88.     ts_dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH);  
  89.   
  90.     /*对于触摸屏来说，使用的是绝对坐标系统。这里设置该坐标系统中X和Y坐标的最小值和最大值(0-1023范围) 
  91.     ABS_X和ABS_Y就表示X坐标和Y坐标，ABS_PRESSURE就表示触摸屏是按下还是抬起状态*/  
  92.     input_set_abs_params(ts_dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);  
  93.     input_set_abs_params(ts_dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);  
  94.     input_set_abs_params(ts_dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);  
  95.   
  96.     /*以下是设置触摸屏输入设备的身份信息，直接在这里写死。 
  97.     这些信息可以在驱动挂载后在/proc/bus/input/devices中查看到*/  
  98.     ts_dev->name          = DEVICE_NAME;   /*设备名称*/  
  99.     ts_dev->id.bustype    = BUS_RS232;     /*总线类型*/      
  100.     ts_dev->id.vendor     = 0xDEAD;        /*经销商ID号*/  
  101.     ts_dev->id.product    = 0xBEEF;        /*产品ID号*/  
  102.     ts_dev->id.version    = 0x0101;        /*版本ID号*/  
  103.   
  104.     /*好了，一些都准备就绪，现在就把ts_dev触摸屏设备注册到输入子系统中*/  
  105.     input_register_device(ts_dev);  
  106.   
  107.     return 0;  
  108.   
  109. /*下面是错误跳转处理*/  
  110. err_noclk:  
  111.     clk_disable(adc_clk);  
  112.     clk_put(adc_clk);  
  113.   
  114. err_nomap:  
  115.     iounmap(adc_base);  
  116.   
  117. err_noirq:  
  118.     free_irq(IRQ_ADC, 1);  
  119.   
  120.     return ret;  
  121. }  
  122.   
  123. /*初始化ADC控制寄存器和ADC触摸屏控制寄存器*/  
  124. static void adc_initialize(void)  
  125. {  
  126.     /*计算结果为(二进制)：111111111000000，再根据数据手册得知 
  127.     此处是将AD转换预定标器值设为255、AD转换预定标器使能有效*/  
  128.     writel(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF), adc_base + S3C2410_ADCCON);  
  129.   
  130.     /*对ADC开始延时寄存器进行设置，延时值为0xffff*/  
  131.     writel(0xffff, adc_base + S3C2410_ADCDLY);  
  132.   
  133.     /*WAIT4INT宏计算结果为(二进制)：11010011，再根据数据手册得知 
  134.     此处是将ADC触摸屏控制寄存器设置成等待中断模式*/  
  135.     writel(WAIT4INT(0), adc_base + S3C2410_ADCTSC);  
  136. }  
  137.   
  138. static void __exit ts_exit(void)  
  139. {  
  140.     /*屏蔽和释放中断*/  
  141.     disable_irq(IRQ_ADC);  
  142.     disable_irq(IRQ_TC);  
  143.     free_irq(IRQ_ADC, 1);  
  144.     free_irq(IRQ_TC, 1);  
  145.   
  146.     /*释放虚拟地址映射空间*/  
  147.     iounmap(adc_base);  
  148.   
  149.     /*屏蔽和销毁时钟*/  
  150.     if(adc_clk)  
  151.     {  
  152.         clk_disable(adc_clk);  
  153.         clk_put(adc_clk);  
  154.         adc_clk = NULL;  
  155.     }  
  156.   
  157.     /*将触摸屏设备从输入子系统中注销*/  
  158.     input_unregister_device(ts_dev);  
  159. }  
  160.   
  161. module_init(ts_init);  
  162. module_exit(ts_exit);  
  163.   
  164. MODULE_LICENSE("GPL");  
  165. MODULE_AUTHOR("s3c2440 tp");  
  166. MODULE_DESCRIPTION("My2440 Touch Screen Driver");  

2、接下来要做的是，在两个中断服务程序中实现触摸屏状态和坐标的转换。先看代码，如下：

[cpp] view plain copy
print?
  1. /*定义一个外部的信号量ADC_LOCK，因为ADC_LOCK在ADC驱动程序中已申明 
  2. 这样就能保证ADC资源在ADC驱动和触摸屏驱动中进行互斥访问*/  
  3. extern struct semaphore ADC_LOCK;  
  4.   
  5. /*做为一个标签，只有对触摸屏操作后才对X和Y坐标进行转换*/  
  6. static int OwnADC = 0;  
  7.   
  8. /*用于记录转换后的X坐标值和Y坐标值*/  
  9. static long xp;  
  10. static long yp;  
  11.   
  12. /*用于计数对触摸屏压下或抬起时模拟输入转换的次数*/  
  13. static int count;  
  14.   
  15. /*定义一个AUTOPST宏，将ADC触摸屏控制寄存器设置成自动转换模式*/  
  16. #define AUTOPST    (S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | \  
  17.                 S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0))  
  18.   
  19.   
  20. /*触摸屏中断服务程序，对触摸屏按下或提笔时触发执行*/  
  21. static irqreturn_t tc_irq(int irq, void *dev_id)  
  22. {  
  23.     /*用于记录这一次AD转换后的值*/  
  24.     unsigned long data0;  
  25.     unsigned long data1;  
  26.   
  27.     /*用于记录触摸屏操作状态是按下还是抬起*/  
  28.     int updown;  
  29.   
  30.     /*ADC资源可以获取，即上锁*/  
  31.     if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)  
  32.     {  
  33.         /*标识对触摸屏进行了操作*/  
  34.         OwnADC = 1;  
  35.   
  36.         /*读取这一次AD转换后的值，注意这次主要读的是状态*/  
  37.         data0 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0);  
  38.         data1 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT1);  
  39.   
  40.         /*记录这一次对触摸屏是压下还是抬起，该状态保存在数据寄存器的第15位，所以与上S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN*/  
  41.         updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));  
  42.   
  43.         /*判断触摸屏的操作状态*/  
  44.         if (updown)   
  45.         {  
  46.             /*如果是按下状态，则调用touch_timer_fire函数来启动ADC转换，该函数定义后面再讲*/  
  47.             touch_timer_fire(0);  
  48.         }   
  49.         else   
  50.         {  
  51.             /*如果是抬起状态，就结束了这一次的操作，所以就释放ADC资源的占有*/  
  52.             OwnADC = 0;  
  53.             up(&ADC_LOCK);  
  54.         }  
  55.     }  
  56.   
  57.     return IRQ_HANDLED;  
  58. }  
  59.   
  60. static void touch_timer_fire(unsigned long data)  
  61. {  
  62.     /*用于记录这一次AD转换后的值*/  
  63.       unsigned long data0;  
  64.       unsigned long data1;  
  65.   
  66.     /*用于记录触摸屏操作状态是按下还是抬起*/  
  67.     int updown;  
  68.   
  69.     /*读取这一次AD转换后的值，注意这次主要读的是状态*/  
  70.       data0 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0);  
  71.     data1 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT1);  
  72.   
  73.     /*记录这一次对触摸屏是压下还是抬起，该状态保存在数据寄存器的第15位，所以与上S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN*/  
  74.      updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));  
  75.   
  76.     /*判断触摸屏的操作状态*/  
  77.      if (updown)   
  78.     {  
  79.         /*如果状态是按下，并且ADC已经转换了就报告事件和数据*/  
  80.          if (count != 0)   
  81.         {  
  82.             long tmp;  
  83.                                                                                                    
  84.             tmp = xp;  
  85.             xp = yp;  
  86.             yp = tmp;  
  87.                                                                                                    
  88.             xp >>= 2;  
  89.             yp >>= 2;  
  90.   
  91. #ifdef CONFIG_TOUCHSCREEN_MY2440_DEBUG  
  92.             /*触摸屏调试信息，编译内核时选上此项后，点击触摸屏会在终端上打印出坐标信息*/  
  93.             struct timeval tv;  
  94.             do_gettimeofday(&tv);  
  95.             printk(KERN_DEBUG "T: %06d, X: %03ld, Y: %03ld\n", (int)tv.tv_usec, xp, yp);  
  96. #endif  
  97.   
  98.             /*报告X、Y的绝对坐标值*/  
  99.              input_report_abs(ts_dev, ABS_X, xp);  
  100.              input_report_abs(ts_dev, ABS_Y, yp);  
  101.   
  102.             /*报告触摸屏的状态，1表明触摸屏被按下*/  
  103.             input_report_abs(ts_dev, ABS_PRESSURE, 1);  
  104.   
  105.             /*报告按键事件，键值为1(代表触摸屏对应的按键被按下)*/  
  106.              input_report_key(ts_dev, BTN_TOUCH, 1);  
  107.   
  108.             /*等待接收方受到数据后回复确认，用于同步*/  
  109.              input_sync(ts_dev);   
  110.          }  
  111.   
  112.         /*如果状态是按下，并且ADC还没有开始转换就启动ADC进行转换*/  
  113.          xp = 0;  
  114.          yp = 0;  
  115.          count = 0;  
  116.   
  117.         /*设置触摸屏的模式为自动转换模式*/  
  118.          writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, adc_base + S3C2410_ADCTSC);  
  119.   
  120.         /*启动ADC转换*/  
  121.          writel(readl(adc_base + S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, adc_base + S3C2410_ADCCON);  
  122.      }   
  123.     else   
  124.     {  
  125.         /*否则是抬起状态*/  
  126.          count = 0;  
  127.   
  128.         /*报告按键事件，键值为0(代表触摸屏对应的按键被释放)*/  
  129.          input_report_key(ts_dev, BTN_TOUCH, 0);  
  130.   
  131.         /*报告触摸屏的状态，0表明触摸屏没被按下*/  
  132.          input_report_abs(ts_dev, ABS_PRESSURE, 0);  
  133.   
  134.         /*等待接收方受到数据后回复确认，用于同步*/  
  135.          input_sync(ts_dev);  
  136.   
  137.         /*将触摸屏重新设置为等待中断状态*/  
  138.          writel(WAIT4INT(0), adc_base + S3C2410_ADCTSC);  
  139.   
  140.         /*如果触摸屏抬起，就意味着这一次的操作结束，所以就释放ADC资源的占有*/  
  141.         if (OwnADC)   
  142.         {  
  143.             OwnADC = 0;  
  144.             up(&ADC_LOCK);  
  145.         }  
  146.      }  
  147. }  
  148.   
  149. /*定义并初始化了一个定时器touch_timer，定时器服务程序为touch_timer_fire*/  
  150. static struct timer_list touch_timer = TIMER_INITIALIZER(touch_timer_fire, 0, 0);  
  151.   
  152. /*ADC中断服务程序，AD转换完成后触发执行*/  
  153. static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)  
  154. {  
  155.     /*用于记录这一次AD转换后的值*/  
  156.     unsigned long data0;  
  157.     unsigned long data1;  
  158.   
  159.     if(OwnADC)  
  160.     {  
  161.         /*读取这一次AD转换后的值，注意这次主要读的是坐标*/  
  162.         data0 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0);  
  163.         data1 = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT1);  
  164.   
  165.         /*记录这一次通过AD转换后的X坐标值和Y坐标值，根据数据手册可知，X和Y坐标转换数值 
  166.         分别保存在数据寄存器0和1的第0-9位，所以这里与上S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK就是取0-9位的值*/  
  167.         xp += data0 & S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK;  
  168.         yp += data1 & S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK;  
  169.   
  170.         /*计数这一次AD转换的次数*/  
  171.         count++;  
  172.   
  173.         if (count < (1<<2))   
  174.         {  
  175.             /*如果转换的次数小于4，则重新启动ADC转换*/  
  176.             writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, adc_base + S3C2410_ADCTSC);  
  177.             writel(readl(adc_base + S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, adc_base + S3C2410_ADCCON);  
  178.         }   
  179.         else   
  180.         {  
  181.             /*否则，启动1个时间滴答的定时器，这是就会去执行定时器服务程序上报事件和数据*/  
  182.             mod_timer(&touch_timer, jiffies + 1);  
  183.             writel(WAIT4INT(1), adc_base + S3C2410_ADCTSC);  
  184.         }  
  185.     }  
  186.   
  187.     return IRQ_HANDLED;  
  188. }  

3、我们从整体上描述转换这个的过程：

(1)如果触摸屏感觉到触摸，则触发触摸屏中断即进入tc_irq，获取ADC_LOCK后判断触摸屏状态为按下，则调用touch_timer_fire启动ADC转换；

(2)当ADC转换启动后，触发ADC中断即进入adc_irq，如果这一次转换的次数小于4，则重新启动ADC进行转换，如果4次完毕后，启动1个时间滴答的定时器，停止ADC转换，也就是说在这个时间滴答内，ADC转换是停止的；

(3)这里为什么要在1个时间滴答到来之前停止ADC的转换呢？这是为了防止屏幕抖动。

(4)如果1个时间滴答到来则进入定时器服务程序touch_timer_fire，判断触摸屏仍然处于按下状态则上报事件和转换的数据，并重启ADC转换，重复第(2)步；

(5)如果触摸抬起了，则上报释放事件，并将触摸屏重新设置为等待中断状态。

4、整体流程如下图所示





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