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　　摘要：采用了三星公司的S3C6410X處理器，通過嵌入式Linux的驅(qū)動管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對Cypress7958、SnapticsTM1444等基于I2C總線協(xié)議的多點觸摸屏幕的驅(qū)動設(shè)計。實踐證明，在基于Linux核心的Qtopia平臺以及Andriod嵌入式操作系統(tǒng)上運行流暢，識別度與準確度很高。
　　
　　引言
　　
　　隨著嵌入式設(shè)備的開發(fā)和推廣，觸摸屏作為新式輸入設(shè)備已經(jīng)隨處可見，手機、PDA、MID以及ATM機等設(shè)備都已經(jīng)用到了觸摸屏。而科技在不斷發(fā)展，觸摸屏也由一開始的4線式單點電阻觸摸屏發(fā)展到今天的各種多點式電容觸摸屏。本文通過對以cypress7958為代表的I2C總線接口電容式多點觸摸屏的研究，設(shè)計了針對Linux操作系統(tǒng)的多點觸摸的屏幕驅(qū)動，以及不運行操作系統(tǒng)前提下的單片機對觸摸屏的驅(qū)動，取得了良好的效果。
　　
　　1、研究平臺介紹
　　
　　1.1ARM11處理器S3C6410X
　　
　　S3C6410X是基于ARM1176JZFS核的用于手持、移動等終端設(shè)備的通用處理器。S3C6410X是一款低功率、高性價比、高性能的用于和通用處理RSIC處理器。為2.5G和3G通信服務(wù)提供了優(yōu)化的硬件性能，采用64/32位的內(nèi)部總線架構(gòu)，融合了AXI、AHB、APB總線。還有很多強大的硬件加速器，包括運動視頻處理、音頻處理、2D加速、顯示處理和縮放。
　　
　　1.2電容式多點觸摸屏
　　
　　電容式觸摸屏在觸摸屏4邊均鍍上狹長的電極，在導電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時，由于人體電場，手指與導體層間會形成一個耦合電容，4邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強度與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導體及感應(yīng)器，更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。與電阻觸摸屏相對比，電容式觸摸屏就是支持多點觸摸的人機交互方式，普通電阻式觸摸屏只能進行單一點的觸控。
　　
　　1.3ARM工具鏈
　　
　　本文針對ARM核的單片機使用了armnONelinuxgnueabi4.3.2交叉編譯鏈，實現(xiàn)對ARM支持的二進制文件編譯,用以成功編譯ARMLinux2.6.28內(nèi)核。
　　
　　1.4移植條件
　　
　　對于本文所述內(nèi)容，所有支持Linux操作系統(tǒng)運行的處理器(包括嵌入式處理器)都可以運行，而所有支持I2C總線協(xié)議的單片機也可以在不使用操作系統(tǒng)的前提下將觸摸屏作為一種普通輸入設(shè)備進行使用。
　　
　　2、研究過程
　　
　　圖1顯示了本文中針對嵌入式Linux平臺下的驅(qū)動軟硬件結(jié)構(gòu)體系。
　　
　　圖1驅(qū)動軟硬件結(jié)構(gòu)體系
　　
　　2.1 I2C設(shè)備在平臺部分聲明
　　
　　CYPRESS7958多點觸摸屏的I2C地址為0x20，在使用前需要在平臺設(shè)備處進行I2C設(shè)備聲明，這樣才可以使Linux驅(qū)動找到其對應(yīng)的I2C地址進行操作。首先要聲明該I2C設(shè)備結(jié)構(gòu)體，代碼如下：
　　
　　STaticstructi2c_bOArd_infoi2c_devs1[]__initdata={
　　
　　{I2C_BOARD_INFO("Cypress7958",0x20),},/*cyprESS7958touchpannelcontroller*/
　　
　　};
　　
　　然后在staticvoid__initsmdk6410_machine_init(void)函數(shù)中聲明該I2C設(shè)備：
　　
　　i2c_register_board_info(1,i2c_devs1,ARRAY_SIZE(i2c_devs1));
　　
　　2.2 Cypress7958驅(qū)動部分設(shè)計
　　
　　2.2.1注冊和注銷模塊
　　
　　首先建立I2C驅(qū)動結(jié)構(gòu)體，cypress_7958_driver,代碼如下：
　　
　　staticstructi2c_drivercypress_7958_driver={
　　
　　.probe=cypress_7958_probe,
　　
　　.remove=cypress_7958_remove,
　　
　　.id_table=cypress_7958_id,
　　
　　.driver={
　　
　　.name=CYPRESS_7958_NAME,
　　
　　},
　　
　　};
　　
　　然后建立_INIT初始化函數(shù)與_EXIT注銷設(shè)備函數(shù)：staticint__devinitcypress_7958_ts_init(void)，staticvoid__exitcypress_7958_exit(void)，通過i2c_add_driver與i2c_del_driver函數(shù)進行I2C設(shè)備的注冊與注銷。
　　
　　2.2.2觸摸屏驅(qū)動入口函數(shù)的設(shè)計
　　
　　由上節(jié)中聲明的I2C結(jié)構(gòu)體得知，在設(shè)備被檢查到的時候進入staticintsynaptics_ts_probe(structi2c_client*client,conststructi2c_device_id*id)函數(shù)，在該函數(shù)中需要進行觸摸屏工作模式的初始化，對作為輸入設(shè)備的觸摸屏驅(qū)動在Linux平臺下的設(shè)備名注冊，同時初始化觸摸事件觸發(fā)時引起的中斷操作。
　　
　　(1)Cypress7958模式初始化
　　
　　作為多點觸摸屏幕，Cypress7958有很多相關(guān)的配置寄存器，本文中不再贅述，初始化部分僅需對屏幕是否工作在正常工作模式下進行檢查，通過讀取0x28地址的寄存器，如果值為0x07，則屏幕工作正常，否則返回錯誤值。
　　
　　ret=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x28);
　　
　　if(ret!=0x07){
　　
　　printk(KERN_ERR,"CypressDetectErrorn");
　　
　　returnret;
　　
　　}
　　
　　(2)輸入設(shè)備名注冊
　　
　　創(chuàng)建structinput_dev結(jié)構(gòu)體，通過input_allocate_device()函數(shù)進行設(shè)備名的創(chuàng)建，然后通過set_bit函數(shù)進行輸入設(shè)備功能聲明。因為是多點觸摸屏，可以產(chǎn)生EV_SYN,EV_KEY,BTN_TOUCH,BTN_2(多點觸摸)，EV_ABS等功能，故對之進行聲明：
　　
　　set_bit(EV_SYN,ts>input_dev>evbit);
　　
　　set_bit(EV_KEY,ts>input_dev>evbit);
　　
　　set_bit(BTN_TOUCH,ts>input_dev>keybit);
　　
　　set_bit(BTN_2,ts>input_dev>keybit);
　　
　　set_bit(EV_ABS,ts>input_dev>evbit);
　　
　　然后完成對事件的具體配置：
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_X,0,max_y,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_Y,0,max_x,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_PRESSURE,0,255,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_TOOL_WIDTH,0,15,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_HAT0X,0,max_y,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_HAT0Y,0,max_x,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_X,0,max_y,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_Y,0,max_x,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_MT_TOUCH_MAJOR,0,255,0,0);
　　
　　input_set_abs_params(ts>input_dev,ABS_MT_WIDTH_MAJOR,0,15,0,0);
　　
　　zui后通過input_register_device(ts>input_dev)函數(shù)完成對該設(shè)備名的注冊。
　　
　　(3)驅(qū)動事件產(chǎn)生中斷函數(shù)初始化
　　
　　Cypress7958觸摸屏在觸摸事件產(chǎn)生時會在IRQ引腳產(chǎn)生一個低電平信號，將該引腳連接到GPN(15)引腳上，同時創(chuàng)建GPIO中斷函數(shù)：
　　
　　s3c_gpio_cfgpin(S3C64XX_GPN(15),S3C_GPIO_SFN(2));
　　
　　client>irq=gpio_to_irq(S3C64XX_GPN(15));
　　
　　irqflags=IRQF_TRIGGER_LOW;
　　
　　然后通過ret=request_irq(client>irq,cypress_7958_irq_handler,irqflags,client>name,ts)進行中斷函數(shù)申請。創(chuàng)建cypress_7958_irq_handler函數(shù)：
　　
　　staticirqreturn_tcypress_7958_irq_handler(intirq,void*dev_id){
　　
　　structsynaptics_ts_data*ts=dev_id;
　　
　　//intret=gpio_get_value(S3C64XX_GPN(15));
　　
　　//printk("%s:ret=%dn",__func__,ret);
　　
　　disable_irq_nosync(ts>client>irq);
　　
　　queue_work(cypress_7958_wq,&ts>work);
　　
　　returnIRQ_HANDLED;
　　
　　}
　　
　　當驅(qū)動事件被觸發(fā)之后通過queue_work函數(shù)進入驅(qū)動工作區(qū)cypress_7958_wq,進行驅(qū)動層對應(yīng)用層的信息上報。
　　
　　2.2.3觸摸屏工作區(qū)函數(shù)設(shè)計
　　
　　觸摸屏工作區(qū)函數(shù)需要完成事件信息獲取以及驅(qū)動層對應(yīng)用層的信息上報功能，通過INIT_WORK(&ts>work,cypress_7958_work_func)函數(shù)完成驅(qū)動工作區(qū)函數(shù)的初始化聲明，在驅(qū)動事件中斷產(chǎn)生之后進入工作區(qū)函數(shù)cypress_7958_work_func。
　　
　　(1)觸摸屏事件信息獲取
　　
　　Cypress7958的事件觸發(fā)信息存儲在寄存器中，只需要通過i2c_smbus_read_byte_data函數(shù)對其寄存器信息進行讀取即可完成其事件信息的獲取，也可以通過i2c_transfer完成對其寄存器信息的批量讀取:
　　
　　buf[0]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x12);
　　
　　buf[1]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x13);
　　
　　buf[2]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x14);
　　
　　buf[3]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x15);
　　
　　buf[4]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x16);
　　
　　buf[5]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x17);
　　
　　buf[6]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x18);
　　
　　buf[7]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x19);
　　
　　buf[8]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x1a);
　　
　　buf[9]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x1b);
　　
　　buf[10]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x1c);
　　
　　buf[11]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x1d);
　　
　　buf[12]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x1e);
　　
　　buf[13]=i2c_smbus_read_byte_data(ts>client,0x1f);
　　
　　(2)觸摸屏事件信息上報
　　
　　通過對buf數(shù)組的分析，獲取當前事件具體信息，然后通過input_report系列函數(shù)進行事件信息的應(yīng)用層上報：
　　
　　if(fingermark==2){
　　
　　input_report_key(ts>input_dev,ABS_MT_TRACKING_ID,0);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_TOUCH_MAJOR,f1z);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_X,f1x);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_Y,f1y);
　　
　　input_mt_sync(ts>input_dev);
　　
　　input_report_key(ts>input_dev,ABS_MT_TRACKING_ID,1);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_TOUCH_MAJOR,f2z);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_X,f2x);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_Y,f2y);
　　
　　input_mt_sync(ts>input_dev)
　　
　　input_sync(ts>input_dev);
　　
　　}
　　
　　elseif(fingermark==1){
　　
　　input_report_key(ts>input_dev,ABS_MT_TRACKING_ID,0);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_TOUCH_MAJOR,f1z);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_X,f1x);
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_POSITION_Y,f1y);
　　
　　input_mt_sync(ts>input_dev);
　　
　　input_sync(ts>input_dev);
　　
　　}
　　
　　else{
　　
　　input_report_abs(ts>input_dev,ABS_MT_TOUCH_MAJOR,0);
　　
　　input_mt_sync(ts>input_dev);
　　
　　input_sync(ts>input_dev);
　　
　　}
　　
　　2.3 Cypress7958驅(qū)動在內(nèi)核中的移植
　　
　　通過改寫Makefile與KCONFIG完成Cypress7985在內(nèi)核中的移植,以幫助GCC工具鏈實現(xiàn)對內(nèi)核的編譯。
　　
　　2.3.1Kconfig的修改
　　
　　在/driver/input/touchscreen/Kconfig中添加如下語句：
　　
　　configTOUCHSCREEN_CYPRESS
　　
　　tristate"CYPRESS7958touchscreens"
　　
　　help
　　
　　SayYhereifyouhaveaCYPRESS7958touchscreenconnectedtoyoursystem.
　　
　　Ifunsure,sayN.
　　
　　以實現(xiàn)將文件編譯選項添加到MAKEMENUCONFIG中。由于觸摸屏驅(qū)動屬于系統(tǒng)基本輸入設(shè)備驅(qū)動，本身調(diào)用了I/O中斷，不能實現(xiàn)模塊編譯，只能*編譯進內(nèi)核。在后續(xù)的研發(fā)中發(fā)現(xiàn)可以使用時鐘中斷將其模塊化編譯進內(nèi)核，但由于時鐘中斷影響UCLINUX時間片的運行，故棄之不用。
　　
　　2.3.2Makefile的修改
　　
　　然后在/driver/input/touchscreen/Makefile中添加對應(yīng)編譯信息:
　　
　　obj$(CONFIG_TOUCHSCREEN_CYPRESS)+=touchscreen_cypress.o
　　
　　zui終在編譯選項中將/MAKEFILE中的ARCH選項設(shè)置為S3C6410，在makemenuconfig命令之后的選項中選擇TOUCHSREEN_CYPRESS選項并選擇編譯進內(nèi)核。
　　
　　3、結(jié)語
　　
　　本設(shè)計以I2C方式對多點觸摸屏進行驅(qū)動，通過嵌入式Linux將多點觸摸輸入方式應(yīng)用到嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，豐富了單一的鍵盤輸入與單點輸入方式，減小了系統(tǒng)尺寸，提高了系統(tǒng)的可靠性。使得嵌入式系統(tǒng)的輸入方式簡單易行，同時也增強了嵌入式系統(tǒng)與人之間的通信能力，簡化了繁瑣的調(diào)試。采用三星公司的S3C6410ARM11處理器，加快了實驗的操作步驟。實踐證明，該設(shè)計驅(qū)動多點觸摸屏幕的速度以及穩(wěn)定性滿足調(diào)試要求。該設(shè)計只需對底層驅(qū)動進行簡單修改，就可直接應(yīng)用于單片機以及其他全部可以運行Linux的嵌入式系統(tǒng)中。