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 = V_x/V_drv

y = (V_x/V_drv) * 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 = (V_y/V_drv) * 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 driversinput ouchscreenmxs-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；

2.获取平台设备资源，配置 lradc 及其中断；

如 

request_irq(info->touch_irq, ts_handler, IRQF_DISABLED, "mxs_ts_touch", info);

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 （driversinputinput.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
");
        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 

static int __init evdev_init(void)

{

    return input_register_handler(&evdev_handler);

}

 

evdev_connect（）函数，对

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
",
            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.