Linux触摸驱动分析
测试平台
宿主机平台:Ubuntu 12.04.4 LTS
目标机:Easy-ARM IMX283
目标机内核:Linux 2.6.35.3
触摸屏基础知识
一、结构
上图是电阻触摸屏的一个侧面剖视图。手指触摸的表面是一个硬涂层,用以保护下面的PET层。PET层是很薄的有弹性的PET薄膜,当表面被触摸时它会向下弯曲,并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并在该点连通电路。两个ITO层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两层分开。最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构,通常是玻璃或者塑料。
电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失,对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题,但这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜,反应灵敏度也很好。
二、触摸坐标的计算
ITO陶瓷层分为了上下两层,中间用隔离支点分开,这两层是X层和Y层。可以看成如下结构:
当没有触摸按下时,X层和Y层是分离的,此时就测不到电压
其中X层上X-到X+和Y-到Y+的电阻是均匀分布的,其电路等效图如下:
1、计算Y坐标,在Y+电极施加驱动电压V,Y-接地,芯片通过X+测量接触点的电压。
由于ITO层均匀导电,触点电压与V电压之比等于触点Y坐标与屏高度之比。
y/height = Vx/Vdrv
y = (Vx/Vdrv) * height
2、计算X坐标,在X+电极施加驱动电压V, X-电极接地,Y+做为引出端测量得到接触点的电压,由于ITO层均匀导电,触点电压与Vdrive电压之比等于触点X坐标与屏宽度之比。
x = (Vy/Vdrv) * width
测得的电压通常由ADC转化为数字信号,再进行简单处理就可以做为坐标判断触点的实际位置。另外触点压力的计算在此不再赘述。
触摸屏驱动实现
Linux将触摸屏驱动放在输入子系统 input 中。
input子系统
接下来我们回顾以下 input 子系统。
Linux内核的输入子系统为鼠标、键盘、触摸屏、游戏杆等输入设备提供了驱动框架。当程序员要为自己的输入设备编写驱动程序时,只需要实现从设备获取输入事件即可。
linux输入子系统的体系结构可以分为三个层面,分别为:硬件驱动层、子系统核心层、事件处理层;
1)设备驱动层
在给输入设备编写驱动程序时,需要为输入设备实现一个设备驱动。设备驱动包含的设备信息有:
(1) 设备的总线类型、厂商、 产品、版本号、名称等身份信息;
(2) 设备可产生的事件类型;
(3) 各事件类型的分量。
当输入设备发生输入事件时,驱动程序要把输入事件向输入子系统报告。
2)事件管理层
分为事件类、 MOUSE 类、游戏杆类型,所 以内核源码为这三种类型的输入设备分别实现了 evdev 、 mousedev 、 joydev 事件管理器。
3)核心层,即 drivers/input/input.c 起着桥梁的作用。
下面我们来剖析触摸屏驱动实现过程
触摸屏驱动分析
1 触摸屏 平台设备注册
板级文件中实现平台设备的注册、平台设备资源、平台设备私有数据
#if defined(CONFIG_TOUCHSCREEN_MXS) || defined(CONFIG_TOUCHSCREEN_MXS_MODULE)
// 平台设备私有数据(adc相关参数)
static struct mxs_touchscreen_plat_data mx28_ts_data = {
.x_plus_chan = LRADC_TOUCH_X_PLUS,
.x_minus_chan = LRADC_TOUCH_X_MINUS,
.y_plus_chan = LRADC_TOUCH_Y_PLUS,
.y_minus_chan = LRADC_TOUCH_Y_MINUS,
.x_plus_val = BM_LRADC_CTRL0_XPULSW,
.x_minus_val = BF_LRADC_CTRL0_XNURSW(2),
.y_plus_val = BF_LRADC_CTRL0_YPLLSW(1),
.y_minus_val = BM_LRADC_CTRL0_YNLRSW,
.x_plus_mask = BM_LRADC_CTRL0_XPULSW,
.x_minus_mask = BM_LRADC_CTRL0_XNURSW,
.y_plus_mask = BM_LRADC_CTRL0_YPLLSW,
.y_minus_mask = BM_LRADC_CTRL0_YNLRSW,
}; // 平台设备资源(寻址地址空间、中断等资源)
static struct resource mx28_ts_res[] = {
{
.flags = IORESOURCE_MEM,
.start = LRADC_PHYS_ADDR,
.end = LRADC_PHYS_ADDR + 0x2000 - 1,
},
{
.flags = IORESOURCE_IRQ,
.start = IRQ_LRADC_TOUCH,
.end = IRQ_LRADC_TOUCH,
},
{
.flags = IORESOURCE_IRQ,
.start = IRQ_LRADC_CH5,
.end = IRQ_LRADC_CH5,
},
}; static void __init mx28_init_ts(void)
{
struct platform_device *pdev; pdev = mxs_get_device("mxs-ts", 0); //获取"mxs-ts"设备
if (pdev == NULL || IS_ERR(pdev))
return;
pdev->resource = mx28_ts_res;
pdev->num_resources = ARRAY_SIZE(mx28_ts_res);
pdev->dev.platform_data = &mx28_ts_data;
mxs_add_device(pdev, 3); //添加到注册设备列表
}
#else
static void __init mx28_init_ts(void)
{
;
}
#endif
2 触摸屏 平台驱动注册
开发板的触摸驱动位置 drivers\input\touchscreen\mxs-ts.c
static struct platform_driver mxs_ts_driver = {
.probe = mxs_ts_probe,
.remove = __devexit_p(mxs_ts_remove),
#ifdef CONFIG_PM
.suspend = mxs_ts_suspend,
.resume = mxs_ts_resume,
#endif
.driver = {
.name = "mxs-ts",
},
}; static int __init mxs_ts_init(void)
{
return platform_driver_register(&mxs_ts_driver); //平台驱动注册,"mxs-ts"匹配触发 mxs_ts_probe
}
驱动安装时触发平台驱动注册,与平台设备 "mxs-ts" 匹配后触发 mxs_ts_probe函数
mxs_ts_probe 主要实现:
1.通过传递的平台设备私有数据来设置 input设备驱动参数,然后通过 input_register_device 注册该触摸设备;
当外部触摸时,触发 adc 中断,进入 ts_handler 中断函数,读取对应的 adc 值,然后通过上报给事件管理器
input_report_abs(info->idev, ABS_Y, info->x); //info->x 反应y方向的变化
input_report_abs(info->idev, ABS_X, info->y);
input_report_abs(info->idev, ABS_PRESSURE, pressure);
input_sync(info->idev);
3. input 驱动机制浅析
1 首先时 input 子系统初始化时的字符设备注册 (\drivers\input\input.c),这样就有了 dev/input 主设备
static int __init input_init(void)
{
int err; input_init_abs_bypass(); err = class_register(&input_class);
if (err) {
printk(KERN_ERR "input: unable to register input_dev class\n");
return err;
} err = input_proc_init();
if (err)
goto fail1; err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops); //创建主设备号为13的"input"字符设备
if (err) {
printk(KERN_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);
goto fail2;
} return 0; fail2: input_proc_exit();
fail1: class_unregister(&input_class);
return err;
}
下面来分析 input_register_handle 和 input_register_device
其中 input_register_device 由设备驱动调用,生成子设备
input_register_handle 由事件管理器调用
在 input_register_device 中
list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list); //将这个dev放到input_dev_list链表中
list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
input_attach_handler(dev, handler);
list_for_each_entry()函数会将每个input_handle从链表中取出,放到handler中,最后会调用input_attach_handler()函数,将每个input_handle的id_table进行判断,若两者支持便进行连接。
在 input_register_handle 中
list_add_tail(&handler->node, &input_handler_list); //将这个input_handler放到input_handler_list链表中
list_for_each_entry(dev, &input_dev_list, node)
input_attach_handler(dev, handler);
list_for_each_entry()函数会将每个dev从链表中取出,放到dev中,最后会调用input_attach_handler()函数,将每个dev与handle的id_table进行判断,若两者支持便进行连接。
触摸的事件管理器实现是 evdev.c
evdev驱动模块支持时,就会
input_attach_handler()函数先看是否匹配 input_match_device(handler, dev); //匹配两者
然后调用 handler->connect(handler, dev, id); 进行连接
static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
{
const struct input_device_id *id;
int error; id = input_match_device(handler, dev); //匹配两者
if (!id)
return -ENODEV; error = handler->connect(handler, dev, id);
if (error && error != -ENODEV)
printk(KERN_ERR
"input: failed to attach handler %s to device %s, "
"error: %d\n",
handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error); return error;
}
如下图所示,开发板使用的是4线电阻触摸屏,该4线连接在ADC引脚上,该引脚专门是用来接收模拟输入信号.
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