主要講述本人在學習Linux內核input子系統的全部過程,如有分析不當,多謝指正。以下方式均可聯繫,文章歡迎轉載,保留聯繫信息,以便交流。
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1.1 本節閱讀前提
本節的說明建立在前兩節的基礎之上,需要先閱讀如下兩篇章:
linux input輸入子系統分析《一》:初識input輸入子系統
linux input輸入子系統分析《二》:s3c2440的ADC簡單驅動實例分析
1.2 觸摸屏工作原理
S3C2440的觸摸屏接口是4線電阻式觸摸屏接口,可以控制x、y方向上的引腳(XP、XM、YP、YM)的變換,S3C2440觸摸屏的硬件資源包括觸摸屏引腳和ADC轉換接口,可以使用寄存器組中的ADCTSC寄存器來操作觸摸屏引腳資源,ADCCON寄存器來控制AD轉換功能,由linux input輸入子系統分析《二》:s3c2440的ADC簡單驅動實例分析中介紹的觸摸屏接口工作模式爲4種,這裏我們只是用x/y方向自動轉換模式和等待中斷模式。自動轉換模式用於轉換x方向和y方向的值到ADCDAT0和ADCDAT1中,等待中斷模式用於檢測觸摸屏的按下和擡起,一般使用上升沿和下降沿觸發獲得觸摸屏事件。
觸摸屏使用引腳的4個引腳XP、XM、YP、YM分別對應S3C2440芯片的AIN7、AIN6、AIN5、AIN4模擬輸入源,其中按照linux input輸入子系統分析《二》:s3c2440的ADC簡單驅動實例分析中的圖4和圖5可以看出AIN7接XP,AIN5接YP,由此可得x和y座標的模擬信號由AIN5和AIN7引腳通過ADC轉換器產生,產生的數據保存在ADCDAT0和ADCDAT1中。
1.3 驅動程序組成結構
分析代碼前,有必要了解驅動程序的組成結構。
s3c2440ts_init()完成的功能:
使能adc的PCLK時鐘源
映射操作觸摸屏寄存器的地址
初始化寄存器
初始化輸入設備
填充輸入子系統設備結構體input_dev
申請中斷IRQ_TS和IRQ_ADC
註冊輸入設備到輸入子系統中
s3c2440ts_exit()完成的功能:
註銷使用的系統資源
stylus_updown()完成的功能:
中斷處理程序,完成對觸摸屏按下和釋放的判斷
啓動ADC轉換
stylus_action()完成的功能:
ADC轉換程序
上報事件
touch_timer_fire()完成的功能:
ADC的子功能
1.4 代碼分析
代碼如下:
/*
* s3c2440 觸摸屏驅動程序
*
* Kevin Lee <www.ielife.cn>
*/
#include<linux/kernel.h> /* 提供prink等內核特有屬性 */
#include<linux/module.h> /* 提供模塊及符號接口*/
#include<linux/init.h> /* 設置段,如_init、_exit,設置初始化優先級,如__initcall */
#include<linux/wait.h> /* 等待隊列wait_queue */
#include<linux/interrupt.h> /* 中斷方式,如IRQF_SHARED */
#include<linux/fs.h> /* file_operations操作接口等 */
#include<linux/clk.h> /* 時鐘控制接口,如struct clk */
#include<linux/miscdevice.h> /* 雜項設備 */
#include<asm/io.h> /* 提供readl、writel */
#include<linux/irq.h> /* 提供中斷相關宏 */
#include<asm/irq.h> /* 提供中斷號,中斷類型等,如IRQ_ADC中斷號 */
#include<asm/arch/regs-adc.h> /* 提供控制器的寄存器操作,如S3C2410_ADCCON */
#include<asm/uaccess.h> /* 提供copy_to_user等存儲接口 */
#include<linux/input.h> /* 內核輸入子系統操作接口 */
#include<linux/slab.h> /* kzalloc內存分配函數 */
#include<linux/time.h> /* do_gettimeofday時間函數 */
#include<linux/timer.h> /* timer定時器 */
/* 用於代碼的調試 */
#define CONFIG_S3C2440_TOUCHSCREEN__DEBUG 1
/* 用於處理位操作 */
#define BITS_PER_LONG 32
#define BIT_MASK(nr) (1UL << ((nr) %BITS_PER_LONG))
#define BIT_WORD(nr) ((nr) / BITS_PER_LONG)
/* 定義一個宏WAIT4INT,用於對ADCTSC觸摸屏控制寄存器進行操作,
* S3C2410_ADCTSC_YM_SEN等在內核include/asm/arch/regs-adc.h中被定義
*/
#define WAIT4INT(x) (((x)<<8) |S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | \
S3C2410_ADCTSC_XP_SEN |S3C2410_ADCTSC_XY_PST(3))
/* 定義一個宏AUTOPST,用於設置ADCTSC觸摸屏控制寄存器爲自動轉換模式 */
#define AUTOPST (S3C2410_ADCTSC_YM_SEN |S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | \
S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST |S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0))
/* 觸摸屏數據結構體 */
struct ts_event {
short pressure; /* 是否按下 */
short xp; /*觸摸屏x座標值 */
short yp; /*觸摸屏y座標值 */
};
/* 觸摸屏設備結構體 */
struct s3c2440_ts {
struct input_dev *input;/* 輸入子系統設備結構體 */
struct timer_list timer;/* 定時器,用於ADC轉換操作 */
struct ts_event tc; /* ADC轉換的值的保存位置,也用於上報input子系統的數據 */
int pendown; /* 判斷是否有按下 */
int count; /* 用於驅動去抖的計數 */
int shift; /* 用於驅動去抖的基數 */
};
/* 定義觸摸屏設備結構體 */
static struct s3c2440_ts *s3c2440_ts;
/* 定義虛擬地址訪問硬件寄存器,__iomem只是用於表示指針將指向I/O內存 */
static void __iomem *base_addr;
/* 定義adc時鐘,通過adc_clock接口獲得adc輸入時鐘,adc轉換器需要 */
static struct clk *adc_clock;
/* 申明外部定義的信號量,adc.c中定義,處理IRQ_ADC共享中斷引起的資源互斥 */
extern struct semaphore adc_lock;
//DECLARE_MUTEX(adc_lock);
/* 處理觸摸屏的數據及事件上報,屬於中斷調用的函數,不能睡眠 */
static void touch_timer_fire(unsigned long data)
{
/* 保存ADCDAT0及ADCDAT1的x,y座標值 */
unsigned long data0;
unsigned long data1;
/* 禁止中斷,處理完數據再打開中斷 */
set_irq_type(IRQ_TC, IRQT_NOEDGE);
set_irq_type(IRQ_ADC, IRQT_NOEDGE);
/* 讀取ADCDAT0和ADCDAT1寄存器,提取ADC轉換的x,y座標值 */
data0 = readl(base_addr + S3C2410_ADCDAT0);
data1 = readl(base_addr + S3C2410_ADCDAT1);
/* 判斷ADCDAT0和ADCDAT1中的[15]位,[15]位爲等待中斷模式下用於判斷筆尖是否有擡起或落下,0=落下 */
s3c2440_ts->pendown = (!(data0 &S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
/* 當觸摸屏處於被按下狀態,執行下面代碼 */
if (s3c2440_ts->pendown) {
/*count不爲0,說明正在轉換,xp和yp往右移動shift(2)位是爲了去抖
* 需要結合stylus_action中斷函數來看,當count=4時,才能認爲轉換結束,
* 即最後所得的xp和yp是被計算4次的,最終上報時需要除以4,因此這裏預先
* 右移2位,相當於乘以4
*/
if(s3c2440_ts->count != 0) {
s3c2440_ts->tc.xp>>= s3c2440_ts->shift;
s3c2440_ts->tc.yp>>= s3c2440_ts->shift;
/* 終端打印調試信息 */
#ifdef CONFIG_S3C2440_TOUCHSCREEN__DEBUG
{
struct timeval tv;
do_gettimeofday(&tv);
printk(KERN_INFO"T: %06d, X: %03x, Y: %03x\n", (int)tv.tv_usec, s3c2440_ts->tc.xp,s3c2440_ts->tc.yp);
}
#endif
/*報告X、Y的絕對座標值*/
input_report_abs(s3c2440_ts->input,ABS_X, s3c2440_ts->tc.xp);
input_report_abs(s3c2440_ts->input,ABS_Y, s3c2440_ts->tc.yp);
/*報告觸摸屏的狀態,1表明觸摸屏被按下*/
input_report_abs(s3c2440_ts->input,ABS_PRESSURE, s3c2440_ts->tc.pressure);
/*報告按鍵事件,鍵值爲1(代表觸摸屏對應的按鍵被按下)*/
input_report_key(s3c2440_ts->input,BTN_TOUCH, s3c2440_ts->pendown);
/*等待接收方受到數據後回覆確認,用於同步*/
input_sync(s3c2440_ts->input);
}
/* count=0執行這裏面的代碼,ADC還沒有開始轉換 */
s3c2440_ts->tc.xp = 0;
s3c2440_ts->tc.yp = 0;
s3c2440_ts->count = 0;
s3c2440_ts->tc.pressure = 0;
/* 因爲觸摸屏是按下狀態,ADC還沒有轉換,需要啓動ADC開始轉換
* 本句代碼是設置觸摸屏爲自動轉換模式
*/
writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE| AUTOPST, base_addr + S3C2410_ADCTSC);
/* 啓動ADC轉換 */
writel(readl(base_addr +S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr + S3C2410_ADCCON);
} else {
/* 執行到這裏說明按鍵沒有被按下或按鍵擡起,count清0 */
s3c2440_ts->count = 0;
/* 報告按鍵事件,給0值說明按鍵擡起 */
input_report_key(s3c2440_ts->input,BTN_TOUCH, 0);
/* 報告按鍵事件,給0值說明按鍵擡起 */
input_report_abs(s3c2440_ts->input,ABS_PRESSURE, 0);
/* 用於同步事件處理層同步上報的按鍵和觸摸事件 */
input_sync(s3c2440_ts->input);
/* 將觸摸屏重新設置爲等待中斷狀態,等待觸摸屏被按下 */
writel(WAIT4INT(0), base_addr +S3C2410_ADCTSC);
/* 觸摸屏擡起了,可以釋放信號量了 */
up(&adc_lock);
}
/* 使能中斷觸發條件,IRQT_BOTHEDGE爲使能上升沿和下降沿觸發 */
set_irq_type(IRQ_TC, IRQT_BOTHEDGE);
set_irq_type(IRQ_ADC, IRQT_BOTHEDGE);
}
/* 觸摸屏中斷服務程序,觸摸屏按下或擡起時觸發執行 */
static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)
{
/* 用於記錄ADC轉換後的值 */
unsigned long data0;
unsigned long data1;
/* 由於是中斷程序,所以不能使用down和down_interruptible,會導致睡眠 */
if (down_trylock(&adc_lock) == 0)
{
/* 讀取ADCDAT0和ADCDAT1,用於判斷觸摸屏是否被按下 */
data0 = readl(base_addr +S3C2410_ADCDAT0);
data1 = readl(base_addr +S3C2410_ADCDAT1);
/* 判斷按鍵是否被按下 */
s3c2440_ts->pendown = (!(data0 &S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
/* 按鍵已經按下 */
if (s3c2440_ts->pendown)
/* 啓動ADC開始轉換數據 */
touch_timer_fire(0);
}
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
/*ADC中斷服務程序,ADC啓動後被執行 */
static irqreturn_t stylus_action(int irq, void *dev_id)
{
/* 同上函數 */
unsigned long data0;
unsigned long data1;
#ifdef CONFIG_S3C2440_TOUCHSCREEN__DEBUG
printk(KERN_ERR "%s() No.%dline:\n\r",__FUNCTION__,__LINE__);
#endif
/* 獲取觸摸屏的x,y座標值 */
data0 = readl(base_addr + S3C2410_ADCDAT0);
data1 = readl(base_addr + S3C2410_ADCDAT1);
/* 既然按鍵按下了,執行到此ADC轉換也開始了,應該取得x,y座標值了
* x=ADCDAT0[9:0],y=ADCDAT1[9:0],count++,presssure設置爲1
*/
s3c2440_ts->tc.xp += data0 &S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK;
s3c2440_ts->tc.yp += data1 &S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK;
s3c2440_ts->count++;
s3c2440_ts->tc.pressure = 1;
/* 如果count小於4,需要重啓設置自動轉換模式,並進行ADC轉換,用於去抖 */
if (s3c2440_ts->count <(1<<s3c2440_ts->shift)) {
writel(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE| AUTOPST, base_addr + S3C2410_ADCTSC);
writel(readl(base_addr+ S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr + S3C2410_ADCCON);
} else {
/*到這裏說明count=4,啓動定時器去執行touch_timer_fire函數上報按鍵和觸摸事件*/
mod_timer(&s3c2440_ts->timer,jiffies + HZ / 100);
/*檢測觸摸屏擡起的中斷信號*/
writel(WAIT4INT(1),base_addr + S3C2410_ADCTSC);
}
return IRQ_HANDLED;
}
/* 初始化ADC控制寄存器和ADC觸摸屏控制寄存器 */
static void adc_init(void)
{
/* S3C2410_ADCCON_PRSCEN設置ADCCON的位[14]=1爲使能A/D預分頻器
* S3C2410_ADCCON_PRSCVL設置ADCCON的位[13:6]=32表示設置的分頻值,
* ADC的轉換頻率需要在2.5MHZ以下,我們使用的ADC輸入時鐘爲PCLK=50MHZ,50MHZ/(49+1)=1MHZ,滿足條件
*/
writel(S3C2410_ADCCON_PRSCEN |S3C2410_ADCCON_PRSCVL(49), base_addr + S3C2410_ADCCON);
/* 初始化ADC啓動或延時寄存器,ADC轉換啓動延時值設置爲0xffff */
writel(0xffff, base_addr + S3C2410_ADCDLY);
/* 初始化ADC觸摸屏控制寄存器ADCTSC,
* WAIT4INT(0)在上面定義,引腳YM、YP、XM、XP的使能位位於ADCTSC的[7:4]位,
* 設置觸摸屏的工作狀態在[1:0]位,WAIT4INT(0)=11010011,
* 1101代表筆尖按下時發生觸摸屏中斷信號IRQ_TS給CPU,0011表示XP上拉使能,
* 使用正常ADC轉換,轉換的方式爲等待中斷模式
* 原理圖見linux input輸入子系統分析《二》:s3c2440的ADC簡單驅動實例分析
*/
writel(WAIT4INT(0), base_addr +S3C2410_ADCTSC);
}
/*s3c2440觸摸屏驅動模塊加載程序,做了以下工作
* 獲得時鐘源、設置訪問觸摸屏控制器的虛擬地址並初始化觸摸屏控制器、初始化中斷定時器、
* 填充input_dev結構體(設備基本信息及事件信息)、註冊中斷、註冊設備到input子系統
*/
static int __init s3c2440ts_init(void)
{
struct input_dev *input_dev;
int err = -ENOMEM;
s3c2440_ts = kzalloc(sizeof(structs3c2440_ts), GFP_KERNEL);
/*給輸入設備申請空間,input_allocate_device定義在input.h中*/
input_dev = input_allocate_device();
if (!s3c2440_ts || !input_dev)
gotofail1;
/* 獲得adc的時鐘源,通過arch/arm/mach-s3c2410/clock.c獲得提供的時鐘源爲PCLK */
adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
if (!adc_clock)
{
printk(KERN_ERR "failed to get adcclock source\n");
return -ENOENT;
}
/* 在時鐘控制器中給adc提供輸入時鐘,ADC轉換需要輸入時鐘 */
clk_enable(adc_clock);
/* 使用ioremap獲得操作ADC控制器的虛擬地址
* S3C2410_PA_ADC=ADCCON,是ADC控制器的基地址,寄存器組的長度=0x1c
*/
base_addr = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x1c);
if (base_addr == NULL)
{
printk(KERN_ERR "Failed to remapregister block\n");
return -ENOMEM;
goto fail1;
}
/*初始化ADC控制寄存器和ADC觸摸屏控制寄存器*/
adc_init();
/* 初始化定時器 */
init_timer(&s3c2440_ts->timer);
s3c2440_ts->timer.data = 1;
s3c2440_ts->timer.function =touch_timer_fire;
/* 設置觸摸屏輸入設備的標誌,註冊輸入設備成功進入根文件系統,可以cat /proc/bus/input/devices查看其內容*/
input_dev->name = "s3c2410Touchscreen"; /* 設備名稱 */
input_dev->phys ="s3c2440ts/input0"; /* */
input_dev->id.bustype = BUS_HOST; /*總線類型 */
input_dev->id.vendor = 0x1; /*經銷商ID */
input_dev->id.product = 0x2; /*產品ID */
input_dev->id.version = 0x0100; /*版本ID */
s3c2440_ts->shift = 2;
/*下面初始化輸入設備,即給輸入設備結構體input_dev的成員設置值。
evbit字段用於描述支持的事件,這裏支持同步事件、按鍵事件、絕對座標事件,
BIT宏實際就是對1進行位操作,定義在linux/bitops.h中*/
input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_SYN) |BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_ABS);
/*keybit字段用於描述按鍵的類型,在input.h中定義了很多,這裏用BTN_TOUCH類型來表示觸摸屏的點擊*/
input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_TOUCH)] =BIT_MASK(BTN_TOUCH);
/*對於觸摸屏來說,使用的是絕對座標系統。這裏設置該座標系統中X和Y座標的最小值和最大值(0-1023範圍)
ABS_X和ABS_Y就表示X座標和Y座標,ABS_PRESSURE就表示觸摸屏是按下還是擡起狀態*/
input_set_abs_params(input_dev, ABS_X, 0,0x3FF, 0, 0);
input_set_abs_params(input_dev, ABS_Y, 0,0x3FF, 0, 0);
input_set_abs_params(input_dev,ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);
/* 申請ADC中斷,AD轉換完成後觸發。這裏使用共享中斷IRQF_SHARED是因爲該中斷號在ADC驅動中也使用了,
最後一個參數1是隨便給的一個值,因爲如果不給值設爲NULL的話,中斷就申請不成功*/
if(request_irq(IRQ_ADC, stylus_action,IRQF_SHARED | IRQF_SAMPLE_RANDOM, input_dev->name, s3c2440_ts))
{
printk(KERN_ERR "s3c2440_ts.c:Could not allocate ts IRQ_ADC !\n");
err = -EBUSY;
goto fail2;
}
/*申請觸摸屏中斷,對觸摸屏按下或提筆時觸發*/
if(request_irq(IRQ_TC, stylus_updown,IRQF_SAMPLE_RANDOM, input_dev->name, s3c2440_ts))
{
printk(KERN_ERR "s3c2440_ts.c:Could not allocate ts IRQ_TC !\n");
err = -EBUSY;
goto fail2;
}
/* 初始化完畢,註冊輸入子系統 */
s3c2440_ts->input = input_dev;
err =input_register_device(s3c2440_ts->input);
if(err)
gotofail3;
/* 設置中斷觸發條件,IRQT_BOTHEDGE爲使能上升沿和下降沿觸發 */
set_irq_type(IRQ_TC, IRQT_BOTHEDGE);
set_irq_type(IRQ_ADC, IRQT_BOTHEDGE);
return 0;
fail3:
free_irq(IRQ_TC, (void *)s3c2440_ts);
free_irq(IRQ_ADC, (void *)s3c2440_ts);
fail2:
iounmap(base_addr);
fail1:
input_free_device(input_dev);
kfree(s3c2440_ts);
return err;
}
static void __exit s3c2440ts_exit(void)
{
/* 屏蔽並釋放中斷 */
disable_irq(IRQ_TC);
disable_irq(IRQ_ADC);
free_irq(IRQ_TC, (void *)s3c2440_ts);
free_irq(IRQ_ADC, (void *)s3c2440_ts);
/* 註銷定時器 */
del_timer_sync(&s3c2440_ts->timer);
/* 屏蔽和禁止adc時鐘 */
if(adc_clock)
{
clk_disable(adc_clock);
clk_put(adc_clock);
adc_clock = NULL;
}
/* 註銷觸摸屏輸入子系統 */
input_unregister_device(s3c2440_ts->input);
/* 釋放虛擬地址 */
iounmap(base_addr);
/* 釋放觸摸屏設備結構體 */
kfree(s3c2440_ts);
}
module_init(s3c2440ts_init);
module_exit(s3c2440ts_exit);
MODULE_AUTHOR("KevinLee <www.ielife.cn>");
MODULE_DESCRIPTION("S3c2440TouchScreen Device Driver");
MODULE_VERSION("S3C2440TOUCHSCREEN 1.0");
MODULE_LICENSE("GPL");
1.5 添加Makefile及編譯模塊
Mkaefile腳本如下:
MODULENAME:= s3c2440_ts.o
ifneq($(KERNELRELEASE),)
#call from kernel build system
obj-m := $(MODULENAME)
else
#KERNELDIR?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
KERNELDIR?= /work/system/linux-2.6.22.6
PWD := $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif
clean:
rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko*.mod.c .tmp_versions module* Module* $(APPNAME)
depend.depend dep:
$(CC) $(CFLAGS) -M *.c > .depend
ifeq(.depend,$(wildcard .depend))
include.depend
endif
直接執行make,獲得s3c2440_ts.ko文件,insmod進入內核,點擊觸摸屏可以看到驅動中打印的信息。
insmod驅動模塊s3c2440_ts.ko之後,還可以通過cat /proc/bus/input/devices來查看輸入設備在輸入子系統中的信息:
I:Bus=0019 Vendor=0001 Product=0002 Version=0100
N:Name="s3c2410 Touchscreen"
P:Phys=s3c2440ts/input0
S:Sysfs=/class/input/input0
U:Uniq=
H:Handlers=mouse0 event0 evbug
B:EV=b
B:KEY=400 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
B:ABS=1000003