【电阻触摸屏】嵌入式linux 电阻触摸屏 (s3c2440)编程

 原文：http://wenku.baidu.com/view/74cfc5ce050876323112127d.html

 发现更好的文章：http://blog.csdn.net/xubin341719/article/details/7678053

1.1电阻式触摸屏工作原理原理
触摸屏附着在显示器的表面，与显示器相配合使用，如果能测量出触摸点在屏幕上的坐标位置，则可根据显示屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图。触摸屏按其技术原理可分为五类：矢量压力传
感式、电阻式、电容式、红外线式、表面声波式，其中电阻式触摸屏在嵌入式系统中用的较多。电阻触摸屏是一块4层的透明的复合薄膜屏，如图2所示，

    最下面是最下面是玻璃或有机玻璃构成的基层，最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层，中间是两层金属导电层，分别在基层之上和塑料层内表面，在两导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开。当手指触摸屏幕时，两导电层在触摸点处接触。

 

   触摸屏的两个金属导电层是触摸屏的两个工作面，在每个工作面的两端各涂有一条银胶，称为该工作面的一对电极，若在一个工作面的电极对上施加电压，则在该工作面上就会形成均匀连续的平行电压分布。如以上层为X轴，（X+, X-）送出（5, 0）V的电压。

如图4所示，

    当在X方向的电极对上施加一确定的电压，而Y方向电极对上不加电压时，在X平行电压场中，触点处的电压值可以在Y+(或Y-)电极（等电势）上反映出来，通过测量Y+电极对地的电压大小，便可得知触点的X坐标值。同理，当在Y电极对上加电压，而X电极对上不加电压时，通过测量X+电极的电压，便可得知触点的Y坐标。如此迅速交替将所测得的类比信号之座标位置经由控制器转换成数位信号，再将数位信号的座标值传送至Host端，便可得知触压点进而对主机进行存取的动作。

    但若以手指、笔或其他介质对面板触压，便可使上下层接触造成短路，产生压降，X轴导电层所量测的电压值由Y轴负责传送（此时仅Y轴导电，X轴并未导电仅负责传输）， Y轴导电层所量测的电压值由X轴负责传送（此时仅Y轴导电，X轴并未导电仅负责传输），如此迅速交替将所测得的类比信号之座标位置经由控制器转换成数位信号，再将数位信号的座标值传送至Host端，便可得知触压点进而对主机进行存取的动作。

  电阻式触摸屏之设计主要又可区分为四线式、五线式、八线式。各个工作原理不尽相同，以下将简略介绍。

四线式：

   四线式的触摸屏，其主要组成包括一片氧化铟锡导电玻璃（ITO Glass），以及一片导电薄膜（ITO Film），一般而言，导电玻璃与导电薄膜导电后均使用+5V的电压（亦有厂商使用不同于+5V的电压）。在这两层导电体的中间以隔球（细小的透明隔离点Spacer）将导电薄膜（ITO Glass）与导电薄膜（ITO Film）区隔开分开，其目的在避免无触摸时造成短路而产生误动作。

 

 

更多5线8线式的触摸屏介绍：http://www.elecfans.com/baike/waijiepeijian/chugan/20100324205083.html?1324351403

更多资料：http://yunxiong1020.blog.163.com/blog/static/76344309201110283759386/

 

 1.2 在S3C2440中的触摸屏接口
SOC S3C2440的触摸屏接口是与ADC接口结合在一起的，框图如下：

3，触摸屏接口

XP、XM、YP、YM为四线电阻触摸屏接口，四条信号线分别代码的含义为：

nXPON	Plus X-axis on-off control signal	x轴正极开关控制信号
XMON	Minus X-axis on-off control signal	x轴负极开关控制信号
nYPON	Plus Y-axis on-off control signal	y轴正极开关控制信号
YMON	Minus Y-axis on-off control signal	y轴负极开关控制信号

触摸屏接口的模式有以下几种：

（1）、普通ADC转换模式

（2）、独立X/Y位置转换模式

（3）、自动X/Y位置转换模式

（4）、等待中断模式

我们主要接受触摸屏接口的   等待中断模式和自动X/Y位置转换模式，自动转换模式操作流程如下：触摸屏控制器自动转换X,Y的触摸位置，当转换完毕后将数据分别存放在寄存器ADCDAT0和ADCDAT1.并产生INT_ADC中断通知转换完毕。

更多详细情况请查阅：数据手册

等待中断模式：
Waiting for Interrupt Modesetting value is rADCTSC=0xd3;  //
XP_PU, XP_Dis, XM_Dis, YP_Dis, YM_En.
当触摸后，触摸屏控制器产生INT_TC中断，等待中断模式下， Modesetting value （四个引脚设置应该为）：
rADCTSC=0xd3；XP_PU, XP_Dis, XM_Dis, YP_Dis, YM_En.

当触摸后，触摸屏控制器产生INT_TC中断，四个引脚设置应该为：

 

引脚	XP	XM	YP	YM
状态	PULL UP/XP Disable	Disable (初始值即是)	Disable	Enable
设置	1	0	1	1

 

当中断产生后，X/Y的位置数据可以选择独立X/Y位置转换模式，和自动X/Y位置转换模式进行读取，采用自动X/Y位置转换模式进行读取需要对我们已经设置的TSC寄存器进行更改，在原有的基础上，

S 3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE| S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0)。

数据转换完毕后，也会产生中断，通知转换结束。

2. 输入子系统模型分析
2.1 整体框架：

输入子系统包括三个部分 设备驱动、输入核心、事件处理器。
第一部分 设备驱动

     是连接在各个总线上的输入设备驱动，在我们的SOC上，这个总线可以是虚拟总线platformbus，他们的作用是将底层的硬件输入转化为统一事件型式，向输入核心（Input core）汇报.

 

第二部分 输入核心 的作用如下：
（1）    调用input_register_device() used to 添加设备，调用input_unregister_device() 除去设备。（下面会结合触摸屏驱动讲述）
（2）    在/PROC下产生相应的设备信息，下面这个例子即是：

/proc/bus/input/devices showing a USB mouse:

I: Bus=0003 Vendor=046d Product=c002 Version=0120
N: Name="Logitech USB-PS/2 Mouse M-BA47"
P: Phys=usb-00:01.2-2.2/input0
H: Handlers=mouse0 event2
B: EV=7
B: KEY=f0000 0 0 0 0 0 0 0 0
B: REL=103

（3）    通知事件处理器对事件进行处理

第三部分是 事件处理器：
     输入子系统包括了您所需要的大多数处理器，如鼠标、键盘、joystick，触摸屏，也有一个通用的处理器被叫做event
handler（对于内核文件evdev.C）.需要注意的是随着内核版本的发展，event handler将用来处理更多的不同硬件的输入事件。在Linux2.6.29版本中，剩下的特定设备事件处理就只有鼠标和joystick。这就意味着越来越多的输入设备将通过event
handler来和用户空间打交道。事件处理层的主要作用就是和用户空间打交道，我们知道Linux在用户空间将所有设备当成文件来处理，在一般的驱动程序中都有提供fops接口，以及在/dev下生成相应的设备文件nod，而在输入子系统的驱动中，这些动作都是在事件处理器层完成的，我们看看evdev.C相关代码吧。

static int __init evdev_init(void)
{
    return input_register_handler(&evdev_handler);
}

这是该模块的注册程序，将在系统初始化时被调用。
初始化得过程很简单，就一句话，不过所有的秘密都被保藏在evdev_handler中了：
static struct input_handler evdev_handler = {
    .event        = evdev_event,
    .connect    = evdev_connect,
    .disconnect    = evdev_disconnect,
    .fops        = &evdev_fops,
    .minor        = EVDEV_MINOR_BASE,
    .name        = "evdev",
    .id_table    = evdev_ids,
};

先看connect函数中如下的代码：
snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);
evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
evdev->handle.dev = input_get_device(dev);
    evdev->handle.name = evdev->name;
    dev_set_name(&evdev->dev, evdev->name);
   evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);
evdev->dev.class = &input_class;
    evdev->dev.parent = &dev->dev;
    evdev->dev.release = evdev_free;
   device_initialize(&evdev->dev);
      error = device_add(&evdev->dev);
注意红色的部分这将会在/sys/device/viture/input/input0/event0这个目录就是在这里生成的，在event下会有一个dev的属性文件，存放着设备文件的设备号，，这样 udev 就能读取该属性文件获得设备号，从而在/dev目录下创建设备节点/dev/event0

再看evdev_fops成员：
static const struct file_operations evdev_fops = {
    .owner        = THIS_MODULE,
    .read        = evdev_read,
    .write        = evdev_write,
    .poll        = evdev_poll,
    .open        = evdev_open,
    .release    = evdev_release,
    .unlocked_ioctl    = evdev_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
    .compat_ioctl    = evdev_ioctl_compat,
#endif
    .fasync        = evdev_fasync,
    .flush        = evdev_flush
};
看过LDD3的人都知道，这是设备提供给用户空间的接口，用来提供对设备的操作，其中evdev_ioctl提供了很多命令，相关的命令使用参照《Using the Input Subsystem, Part II》

3    mini2440的触摸屏驱动

3.1 初始化：
static int __init s3c2410ts_init(void)
{
    struct input_dev *input_dev;
    adc_clock = clk_get(NULL, "adc");   //asm/clock.h 和clock.c  “adc” “iis” “mci”都在 clock.c 里定义
    if (!adc_clock) {
        printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
        return -ENOENT;
    }

clk_enable(adc_clock);  //获取时钟，挂载APB BUS上的外围设备，需要时钟控制，ADC就是这样的设备。

base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
I/O内存是不能直接进行访问的，必须对其进行映射，为I/O内存分配虚拟地址，这些虚拟地址以__iomem进行说明，但不能直接对其进行访问，需要使用专用的函数，如iowrite32
    if (base_addr == NULL) {
        printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n");
        return -ENOMEM;
    }
   
    s3c2410_ts_connect();
    iowrite32(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF),base_addr+S3C2410_ADCCON);//使能预分频和设置分频系数
    iowrite32(0xffff,  base_addr+S3C2410_ADCDLY);//设置ADC延时，在等待中断模式下表示产生INT_TC的间隔时间
    iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);

按照等待中断的模式设置TSC
接下来的部分是注册输入设备
   
    input_dev = input_allocate_device();
//allocate memory for new input device,用来给输入设备分配空间，并做一些输入设备通用的初始的设置
    if (!input_dev) {
        printk(KERN_ERR "Unable to allocate the input device !!\n");
        return -ENOMEM;
    }
    dev = input_dev;
    dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS);
//设置事件类型
    dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH);
    input_set_abs_params(dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);
    input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);
    input_set_abs_params(dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);
以上四句都是设置事件类型中的code，如何理解呢，先说明事件类型，常用的事件类型
EV_KEY、EV_MOSSE, EV_ABS(用来接收像触摸屏这样的绝对坐标事件)，而每种事件又会
有不同类型的编码code，比方说ABS_X，ABS_Y，这些编码又会有相应的value
    dev->name = s3c2410ts_name;
    dev->id.bustype = BUS_RS232;
    dev->id.vendor = 0xDEAD;
    dev->id.product = 0xBEEF;
    dev->id.version = S3C2410TSVERSION;
//以上是输入设备的名称和id，这些信息时输入设备的身份信息了，在用户空间如何看到呢，
cat /proc/bus/input/devices，下面是我的截图

 

 

    if (request_irq(IRQ_ADC, stylus_action, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
        "s3c2410_action", dev)) {
        printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_ADC !\n");
        iounmap(base_addr);
        return -EIO;
    }
    if (request_irq(IRQ_TC, stylus_updown, IRQF_SAMPLE_RANDOM,
            "s3c2410_action", dev)) {
        printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_TC !\n");
        iounmap(base_addr);
        return -EIO;
    }
    printk(KERN_INFO "%s successfully loaded\n", s3c2410ts_name);
   
    input_register_device(dev);
//前面已经设置了设备的基本信息和所具备的能力，所有的都准备好了，现在就可以注册了
    return 0;
}

中断处理
stylus_action和stylus_updown两个中断处理函数，当笔尖触摸时，会进入到stylus_updown，
static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)
{
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;
    int updown;
//
注意在触摸屏驱动模块中，这个ADC_LOCK的作用是保证任何时候都只有一个驱动程序使用ADC的中断线，因为在mini2440adc模块中也会使用到ADC,这样只有拥有了这个锁，才能进入到启动ADC,注意尽管LDD3中说过信号量因为休眠不适合使用在ISR中，但down_trylock是一个例外，它不会休眠。

    if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) {
        OwnADC = 1;
        data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
        data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
        updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
        if (updown) {//means down
            touch_timer_fire(0);//这是一个定时器函数，当然在这里是作为普通函数调用，用来启动ADC
        } else {
           OwnADC = 0;
            up(&ADC_LOCK);//注意红色的部分是基本不会执行的，除非你触摸后以飞快的速度是否，还来不及启动ADC，当然这种飞快的速度一般是达不到的，笔者调试程序时发现这里是进入不了的
         }
    }      
    return IRQ_HANDLED;

}
static void touch_timer_fire(unsigned long data)
{
      unsigned long data0;
      unsigned long data1;
    int updown;
      data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
      data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
     updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
     if (updown) {//means down
         转换四次后进行事件汇报
         if (count != 0) {
            long tmp;
                                                                                                
            tmp = xp;
            xp = yp;
            yp = tmp;
      //这里进行转换是因为我们的屏幕使用时采用的是240*320，相当于把原来的屏幕的X,Y轴变换。
个人理解，不只是否正确                                                                                          
                        xp >>= 2;
                        yp >>= 2;
/
             input_report_abs(dev, ABS_X, xp);
             input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);