ARM-Linux驱动-触摸屏驱动分析

出处：http://blog.csdn.net/geekcome/article/details/6580981

硬件平台：FL2440

内核版本：2.6.28

主机平台：Ubuntu 11.04

内核版本：2.6.39

原创作品，转载请标明出处http://blog.csdn.net/yming0221/article/details/6580981

1、下面是ADC和触摸屏接口的模块图

当触摸屏接口使用时，XM或YM接触摸屏接口的地

当触摸屏接口不使用时，XM或YM接模拟信号，做普通ADC使用。

2、触摸屏接口的几种操作模式

（1） 正常转换模式

通过设置ADCCON（adc控制寄存器）来完成初始化，并对ADCDAT0数据寄存器进行操作。

（2） 分离XY坐标模式

X坐标模式写X坐标转换数据到ADCDAT0，触摸屏接口产生中断到中断控制寄存器。Y坐标模式写Y坐标转换数据到ADCDAT1，触摸屏接口产生中断到中断控制寄存器。两种模

式可以选择一种模式工作。

相应的引脚连接：

（3） 自动XY坐标模式

触摸屏控制器连续的转换X和Y的坐标，在X坐标转换后的值存入ADCDAT0后，自动将Y坐标转换后的值存入ADCDAT1，触摸屏接口产生中断到中断控制器。

相应的引脚连接：

（4） 等待中断模式

当光标被按下，触摸屏控制器产生中断IRQ_TC，当产生中断信号时，等待中断模式必须被清除。

引脚定义如下：

3、下面是s3c2440触摸屏驱动的分析

 

//#define CONFIG_TOUCHSCREEN_S3C2410_DEBUG

#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 <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/s3c2410_ts.h>

#include <plat/regs-adc.h>

#define TRUE 1    //CoAsia added
#define FALSE 0    //CoAsia added
#define FILTER_LIMIT 25    //CoAsia added

/* For ts.dev.id.version */
#define S3C2410TSVERSION    0x0101

#define TSC_SLEEP  (S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0))

#define WAIT4INT(x)  (((x)<<8) |
             S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN |
             S3C2410_ADCTSC_XY_PST(3))

#define AUTOPST      (S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN |
             S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0))

#define DEBUG_LVL   "<3>" //KERN_DEBUG

static char *s3c2440ts_name = "s3c2440 TouchScreen";

/*
 * Per-touchscreen data.
 */
//定义s3c2440触摸屏使用的数据结构体
struct s3c2440ts {
    struct input_dev *dev;
    long xp;
    long yp;
    int count;
    int shift;
};

static struct s3c2440ts ts;
static struct clk   *adc_clock;

//__iomem声明地址空间是设备地址映射空间
static void __iomem *base_addr;

//函数声明
static void touch_timer_fire(unsigned long data);
static irqreturn_t tc_irq(int irq, void *dev_id);
static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id);
static int __init s3c2440ts_probe(struct platform_device *pdev);
static int s3c2440ts_remove(struct platform_device *pdev);
static int s3c2440ts_resume(struct platform_device *pdev);

//定义定时器
static struct timer_list touch_timer =
        TIMER_INITIALIZER(touch_timer_fire, 0, 0);


//IRQ_TC中断处理函数
static irqreturn_t tc_irq(int irq, void *dev_id)
{
    //data0,data1用于存放读取的ADCDAT数据寄存器的值
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;
    int updown;//用于存放光标的按下或提起的状态

    //读取ADCDAT0、ADCDAT1数据寄存器的值
    data0 = readl(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
    data1 = readl(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);

    //查看数据寄存器的第15位的值
    updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));

    /* TODO we should never get an interrupt with updown set while
     * the timer is running, but maybe we ought to verify that the
     * timer isn't running anyways. */

    //如果data0和data1的第15位都是0，则updown为1，则通过函数touch_timer_fire()函数来启动ADC转换
    if (updown)
        touch_timer_fire(0);

    return IRQ_HANDLED;
}

static void touch_timer_fire(unsigned long data)
{
    //用于存储数据寄存器ADCDAT0、ADCDAT1的值
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;

    //用于存放光标是否被按下
    int updown;

    data0 = readl(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
    data1 = readl(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);

    updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
//printk("The number of 'updown' is %d
 ",updown);
    //如果光标被按下，执行
    if (updown)
    {
        //ts.count!=0表示ADC已经转换过，下面就报告事件和光标位置数据
        if (ts.count != 0)
        {
            ts.xp >>= ts.shift;//这里shift为2，这里实际上是求均值，四次的和/4，这样定位更加准确
            ts.yp >>= ts.shift;

#ifdef CONFIG_TOUCHSCREEN_S3C2410_DEBUG
            {
                struct timeval tv;
                do_gettimeofday(&tv);
                printk(DEBUG_LVL "T: %06d, X: %03ld, Y: %03ld
", (int)tv.tv_usec, ts.xp, ts.yp);
            }
#endif
/*
下面的函数位于/include/linux/input.h，作用是报告事件
static inline void input_report_abs(struct input_dev *dev, unsigned int code, int value)
{
    input_event(dev, EV_ABS, code, value);
}
*/
            //报告X，Y的绝对坐标
            input_report_abs(ts.dev, ABS_X, ts.xp);
            input_report_abs(ts.dev, ABS_Y, ts.yp);

            //报告事件，1代表光标被按下
            input_report_key(ts.dev, BTN_TOUCH, 1);
            //报告触摸屏状态，1代表触摸屏被按下
            input_report_abs(ts.dev, ABS_PRESSURE, 1);
            //等待接收方的确认，用于事件的同步
            input_sync(ts.dev);
        }
        //现在光标被按下，并且ADC转换没有启动
        ts.xp = 0;
        ts.yp = 0;
        ts.count = 0;

        //设置触摸屏控制寄存器的值为 0xdc B:1101 1100，设置控制寄存器上拉无效，自动转换X，Y坐标
        //printk("S3C2410_ADCTSC: 0x%x
",S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST);
        writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
        //启动ADC转换
        writel(readl(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
    }
    else//光标没有被按下
    {
        ts.count = 0;
        //报告事件及光标的位置状态
        input_report_key(ts.dev, BTN_TOUCH, 0);
        input_report_abs(ts.dev, ABS_PRESSURE, 0);
        //等待接收方的应答，用于同步
        input_sync(ts.dev);
        //设置触摸屏控制寄存器为等待中断模式
        writel(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
    }
}


static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)
{
    //用于存放数据寄存器的数据
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;
    //读取数据，这次主要读取的是位置数据
    data0 = readl(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
    data1 = readl(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);

    ts.xp += data0 & S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK;//累加四次准换结果的X坐标和
    ts.yp += data1 & S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK;//累加四次准换结果的Y坐标和

    ts.count++;//转换次数加一

    //如果转换次数小于4
    if (ts.count < (1<<ts.shift))
    {
        //再次设置触摸屏控制寄存器上拉不使能、自动X、Y转换模式
        writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
        //再次启动ADC转换
        writel(readl(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
    }
    else//这时，ADC转换四次完成，延迟一个系统滴答，执行touch_timer_fire()函数
    {
        mod_timer(&touch_timer, jiffies+1);
        writel(WAIT4INT(1), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
    }

    return IRQ_HANDLED;
}



/*
 * The functions for inserting/removing us as a module.
 */
/*
该结构体定义在/include/linux/platform_device.h
struct platform_device {
    const char  * name;
    int     id;
    struct device   dev;
    u32     num_resources;
    struct resource * resource;
};
*/
static int __init s3c2440ts_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int rc;
    /*
    下面结构体定义在/include/mach/s3c2410_ts.h
    struct s3c2410_ts_mach_info {
       int             delay;
       int             presc;
       int             oversampling_shift;
    };
    */
    struct s3c2410_ts_mach_info *info;
    struct input_dev *input_dev;
    /*
        void        *platform_data;//Platform specific data, device core doesn't touch it
    */
    info = ( struct s3c2440_ts_mach_info *)pdev->dev.platform_data;

    if (!info)
    {
        printk(KERN_ERR "Hm... too bad : no platform data for ts
");
        return -EINVAL;
    }

#ifdef CONFIG_TOUCHSCREEN_S3C2410_DEBUG
    printk(DEBUG_LVL "Entering s3c2440ts_init
");
#endif
    //由于ADC转换需要时钟，这里获取时钟
    adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
    if (!adc_clock) {
        printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source
");
        return -ENOENT;
    }
    clk_enable(adc_clock);//使能时钟

#ifdef CONFIG_TOUCHSCREEN_S3C2410_DEBUG
    printk(DEBUG_LVL "got and enabled clock
");
#endif
    //通过ioremap实现物理地址到虚拟地址的转换
    base_addr = ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
    if (base_addr == NULL) {
        printk(KERN_ERR "Failed to remap register block
");
        return -ENOMEM;
    }

    //设置ADCCON控制寄存器为0x4c40,设置预分频有效，预分频值为B：110001 D：49
    //printk("ADCCON is 0x%x
",S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(info->presc&0xFF));
    if ((info->presc&0xff) > 0)
        writel(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(info->presc&0xFF),
                 base_addr+S3C2410_ADCCON);
    else
        writel(0,base_addr+S3C2410_ADCCON);


    /* Initialise registers */
    /*
        设置ADC开始延时寄存器ADCDLY: 0x4e20
    */
    //printk("ADCDLY: 0x%x
",info->delay & 0xffff);
    if ((info->delay&0xffff) > 0)
        writel(info->delay & 0xffff,  base_addr+S3C2410_ADCDLY);
    /*
        设置ADC触摸屏控制寄存器ADC_TSC: 0xd3 B:1101 0011
        [8]检测光标按下中断信号
        [7]YM输出驱动有效（GND）
        [6]YP输出驱动无效（AIN5）
        [5]XM输出驱动无效（Hi-z）
        [4]XP输出驱动无效（AIN7）
        [3]XP上拉有效
        [2]普通ADC转换
        [0:1]等待中断模式 测量X和Y的坐标
    */
    //printk("ADC_TSC: 0x%x
",WAIT4INT(0));
    writel(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);

    /* Initialise input stuff */
    memset(&ts, 0, sizeof(struct s3c2440ts));

    /*
    下面的函数
    为新的输入设备分配内存。
    使用free_device()释放没有被注册的函数，使用input_unregister_device()解除已经注册的设备
    定义在/drivers/input/input.c
    struct input_dev *input_allocate_device(void)
    {
    struct input_dev *dev;

    dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);
    if (dev) {
        dev->dev.type = &input_dev_type;
        dev->dev.class = &input_class;
        device_initialize(&dev->dev);
        mutex_init(&dev->mutex);
        spin_lock_init(&dev->event_lock);
        INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);
        INIT_LIST_HEAD(&dev->node);

        __module_get(THIS_MODULE);
    }
    return dev;
    }
    */
    input_dev = input_allocate_device();

    if (!input_dev) {
        printk(KERN_ERR "Unable to allocate the input device !!
");
        return -ENOMEM;
    }
    //下面初始化输入设备信息
    ts.dev = input_dev;
    ts.dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_SYN) | BIT_MASK(EV_KEY) |
               BIT_MASK(EV_ABS);
    ts.dev->keybit[BIT_WORD(BTN_TOUCH)] = BIT_MASK(BTN_TOUCH);
    input_set_abs_params(ts.dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);
    input_set_abs_params(ts.dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);
    input_set_abs_params(ts.dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);

    //ts.dev->private = &ts;
    ts.dev->name = s3c2440ts_name;
    ts.dev->id.bustype = BUS_RS232;
    ts.dev->id.vendor = 0xDEAD;
    ts.dev->id.product = 0xBEEF;
    ts.dev->id.version = S3C2410TSVERSION;

    ts.shift = info->oversampling_shift;
    //printk("shift: %d
",ts.shift);

    /* Get irqs */
    //申请ADC中断，注意，中断类型为IRQF_SAMPLE_RANDOM | IRQF_SHARED，这样在使用触摸屏的时候
    //可以调试自己的ADC转换驱动，中断处理函数为adc_irq
    if (request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM | IRQF_SHARED,
        "s3c2440_action", ts.dev)) {
        printk(KERN_ERR "s3c2440_ts.c: Could not allocate ts IRQ_ADC !
");
        iounmap(base_addr);
        return -EIO;
    }
    //申请TC中断，中断处理函数为tc_irq
    if (request_irq(IRQ_TC, tc_irq, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
            "s3c2440_action", ts.dev)) {
        printk(KERN_ERR "s3c2440_ts.c: Could not allocate ts IRQ_TC !
");
        free_irq(IRQ_ADC, ts.dev);
        iounmap(base_addr);
        return -EIO;
    }

    printk(KERN_INFO "%s successfully loaded
", s3c2440ts_name);

    /* All went ok, so register to the input system */
    /*这里注册设备
    函数功能：
     * This function registers device with input core. The device must be
     * allocated with input_allocate_device() and all it's capabilities
     * set up before registering.
     * If function fails the device must be freed with input_free_device().
     * Once device has been successfully registered it can be unregistered
     * with input_unregister_device(); input_free_device() should not be
     * called in this case.
    函数原型如下：
    int input_register_device(struct input_dev *dev)
    {
        static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);
        struct input_handler *handler;
        const char *path;
        int error;

        __set_bit(EV_SYN, dev->evbit);

        init_timer(&dev->timer);
        if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {
            dev->timer.data = (long) dev;
            dev->timer.function = input_repeat_key;
            dev->rep[REP_DELAY] = 250;
            dev->rep[REP_PERIOD] = 33;
        }

        if (!dev->getkeycode)
            dev->getkeycode = input_default_getkeycode;

        if (!dev->setkeycode)
            dev->setkeycode = input_default_setkeycode;

        snprintf(dev->dev.bus_id, sizeof(dev->dev.bus_id),
             "input%ld", (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);

        error = device_add(&dev->dev);
        if (error)
            return error;

        path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);
        printk(KERN_INFO "input: %s as %s
",
            dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");
        kfree(path);

        error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);
        if (error) {
            device_del(&dev->dev);
            return error;
        }

        list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);

        list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
            input_attach_handler(dev, handler);

        input_wakeup_procfs_readers();

        mutex_unlock(&input_mutex);

        return 0;
    }
    */

    rc = input_register_device(ts.dev);
    if (rc) {
        free_irq(IRQ_TC, ts.dev);
        free_irq(IRQ_ADC, ts.dev);
        clk_disable(adc_clock);
        iounmap(base_addr);
        return -EIO;
    }

    return 0;
}

static int s3c2440ts_remove(struct platform_device *pdev)
{
    disable_irq(IRQ_ADC);
    disable_irq(IRQ_TC);
    free_irq(IRQ_TC,ts.dev);
    free_irq(IRQ_ADC,ts.dev);

    if (adc_clock) {
        clk_disable(adc_clock);
        clk_put(adc_clock);
        adc_clock = NULL;
    }

    input_unregister_device(ts.dev);
    iounmap(base_addr);

    return 0;
}

#ifdef CONFIG_PM
static int s3c2440ts_suspend(struct platform_device *pdev, pm_message_t state)
{
    writel(TSC_SLEEP, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
    writel(readl(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_STDBM,
           base_addr+S3C2410_ADCCON);

    disable_irq(IRQ_ADC);
    disable_irq(IRQ_TC);

    clk_disable(adc_clock);

    return 0;
}

static int s3c2440ts_resume(struct platform_device *pdev)
{
    struct s3c2440_ts_mach_info *info =
        ( struct s3c2440_ts_mach_info *)pdev->dev.platform_data;

    clk_enable(adc_clock);
    msleep(1);

    enable_irq(IRQ_ADC);
    enable_irq(IRQ_TC);

    if ((info->presc&0xff) > 0)
        writel(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(info->presc&0xFF),
                 base_addr+S3C2410_ADCCON);
    else
        writel(0,base_addr+S3C2410_ADCCON);

    /* Initialise registers */
    if ((info->delay&0xffff) > 0)
        writel(info->delay & 0xffff,  base_addr+S3C2410_ADCDLY);

    writel(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);

    return 0;
}

#else
#define s3c2440ts_suspend NULL
#define s3c2440ts_resume  NULL
#endif
/*
下面是/linux/platform_device.h定义的platform_driver结构体
struct platform_driver {
    int (*probe)(struct platform_device *);//设备的检测，所以需要先前的设备注册
    int (*remove)(struct platform_device *);//删除该设备
    void (*shutdown)(struct platform_device *); //关闭该设备
    int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
    int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state);
    int (*resume_early)(struct platform_device *);
    int (*resume)(struct platform_device *);
    struct pm_ext_ops *pm;
    struct device_driver driver;//设备驱动，定义在include/linux/device.h中
};
内核提供的platform_driver结构体的注册函数为platform_driver_register(),该函数定义在driver/base/platform.c中
*/
static struct platform_driver s3c2440ts_driver = {
       .driver         = {
           .name   = "s3c2440-ts",
           .owner  = THIS_MODULE,
       },
       .probe          = s3c2440ts_probe,
       .remove         = s3c2440ts_remove,
       .suspend        = s3c2440ts_suspend,
       .resume         = s3c2440ts_resume,

};

static int __init s3c2440ts_init(void)
{
    int rc;
    rc = platform_driver_register(&s3c2440ts_driver);
    if (rc < 0)
        printk(KERN_ERR "platform_driver_register error!
");
    return rc;
}

static void __exit s3c2440ts_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&s3c2440ts_driver);
}

module_init(s3c2440ts_init);
module_exit(s3c2440ts_exit);

MODULE_AUTHOR("YANMING");
MODULE_DESCRIPTION("My s3c2440 touchscreen driver");
MODULE_LICENSE("GPL");

4、分析完成后对触摸屏的工作过程就有了一个比较明确的认识

从触摸屏被按下到系统相应的过程如下：

（1） 当触摸屏感觉到触摸，触发IRQ_TC中断，然后读取触摸屏控制寄存器的值，判断是否被按下，如果被按下，启动定时器，执行touch_timer_fire()函数启动ADC转换。

（2） ADC转换完成后，会触发IRQ_ADC中断，执行相应的中断处理函数，如果ADC转换次数小于4，再次启动ADC转换；如果ADC转换次数为4，则启动一个系统滴答定时器，执行touch_timer_fire()函数

（3） 执行定时器服务程序时，如果此时触摸屏仍被按下，则上报事件和坐标数据，重复（2）；如果没有被按下，上报时间和坐标数据，将触摸屏控制寄存器设置为中断等待状态
可见，触摸屏驱动的服务是一个封闭的循环过程。