linux子系統分析及觸摸屏驅動淺析

前段時間負責項目的觸摸屏和光電鼠標，都是輸入設備，看了會這方面的資料，結合項目代碼，做點總結，基本上來自個人理解和互聯網

 

在linux2.6以後，linux對輸入設備進行了抽象，抽象出了輸入子系統，該系統（Input子系統）是所有I/O設備驅動的中間層，爲上層提供了一個統一的界面，將事件的上報和處理分離開，採用了分層模式，在我們的driver中，我們只需要關注事件的上報，其他的都由linux自己處理。在上層系統中，它不需要知道底層有多少鍵盤，鼠標，軌跡球，觸摸屏等設備，只需要把上報上來的input事件做相應的處理就行了。

 

一．Input輸入子系統的框架

 

Input子系統將整個將輸入驅動分成三塊: driver,input core和Event handler. 一個輸入事件，如鼠標移動，鍵盤按鍵按下，joystick的移動，觸摸屏的點擊滑動等等通過 Driver -> InputCore -> Eventhandler -> userspace 的順序到達用戶空間傳給應用程序

而在我們的平時的驅動開發中，往往需要做的只是input driver這一層，其他的基本上都由linux做好了，不需要任何改動，除非需要加入新的功能支持之類的（如想把多點觸摸的支持添加進來等）

 

二．一個簡單使用input子系統的例子

在內核自帶的文檔Documentation/input/input-programming.txt中。有一個使用input子系統的例子，並附帶相應的說明。初學者可以以此例學習

 

 

#include <linux/input.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
static struct input_dev *button_dev;
static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy)
{
input_report_key(button_dev, BTN_0, inb(BUTTON_PORT) & 1);
input_sync(button_dev);
return IRQ_HANDLED;
}
static int __init button_init(void)
{
int error;
if (request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)) {
                printk(KERN_ERR "button.c: Can't allocate irq %d/n", button_irq);
                return -EBUSY;
        }
button_dev = input_allocate_device();
if (!button_dev) {
printk(KERN_ERR "button.c: Not enough memory/n");
error = -ENOMEM;
goto err_free_irq;
}
button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);
button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0);
error = input_register_device(button_dev);
if (error) {
printk(KERN_ERR "button.c: Failed to register device/n");
goto err_free_dev;
}
return 0;
 err_free_dev:
input_free_device(button_dev);
 err_free_irq:
free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);
return error;
}
static void __exit button_exit(void)
{
    input_unregister_device(button_dev);
free_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt);
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);

 

 

這個例子比較簡單，沒有具體的硬件設備，但程序裏包含了最基本的input子系統驅動的註冊流程。

1）在初始化函數中申請了一個input device

   button_dev = input_allocate_device();

2）註冊

      input_register_device(button_dev);

3）還需要申請一箇中斷處理例程，在中斷處理例程中將收到的按鍵信息上報給input子系統

       request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, 0, "button", NULL)

4）還有一個需要注意的就是上報數據的參數設置，告知input子系統它支持上報的事件

    button_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_KEY);

button_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0); 

分別用來設置設備所產生的事件以及上報的按鍵值。Struct iput_dev中有兩個成員，一個是evbit.一個是keybit.分別用表示設備所支持的動作和按鍵類型。 

 

5）input_report_key() 

  用於給上層上報一個按鍵動作

      input_sync() 

用來告訴上層，本次的上報事件已經完成了.

三．input core和Event handler

另外在input子系統中還有很多關於input core和Event handler等方面的介紹，這些主要是linux內核的工作，在我們driver開發中用的不多，也不是我們所關注的重點，我在這裏不做多的描述，如果感興趣的話可以去網上去找，很很多這方面的資源

四．G15項目中的觸摸屏驅動

  驅動程序流程和上述流程基本一致，但由於涉及到了具體的硬件設備，在一些細節處理方面會不一樣，也會複雜一些

  Host端通過IIC總線，從芯片讀出需要的數據，一般爲X,Y的絕對座標，還有數據的標誌位(單點，多點，未點擊)等，這些就夠了。有些芯片還有手勢之類的寄存器值，但在linux/android系統中一般都沒有使用，在上層處理都是用座標值的變化來算出手勢的。

 

初始化函數如下:

static int micco_ts_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret;
struct proc_dir_entry *micco_ts_proc_entry;
micco_td = kzalloc(sizeof(struct micco_ts_data), GFP_KERNEL);
if (!micco_td) {
ret = -ENOMEM;
goto micco_ts_out;
}
//micco_td->pen_state = TSI_PEN_UP;
pen_state = TSI_PEN_UP;
micco_td->suspended = 0;
micco_td->use_count = 0;
mutex_init(&mutex);
/* register input device */
micco_ts_input_dev = input_allocate_device();  //申請一個input設備
if (micco_ts_input_dev == NULL) {
printk(KERN_ERR "%s: failed to allocate input dev/n",__FUNCTION__);
return -ENOMEM;
}
     //填充input 結構體，這些是對input設備的一些屬性描述，名稱，總線等
micco_ts_input_dev->name = "micco-ts";
micco_ts_input_dev->phys = "micco-ts/input0";
micco_ts_input_dev->dev.parent = &pdev->dev;
micco_ts_input_dev->open = new_ts_open;
micco_ts_input_dev->close = new_ts_close;
micco_ts_input_dev->id.bustype = BUS_I2C;
    //所支持的事件
set_bit(EV_SYN, micco_ts_input_dev->evbit);
set_bit(EV_KEY, micco_ts_input_dev->evbit);
set_bit(BTN_TOUCH, micco_ts_input_dev->keybit);
set_bit(BTN_TOUCH2, micco_ts_input_dev->keybit);
set_bit(EV_ABS, micco_ts_input_dev->evbit);
input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, 0x31f, 0, 0);
input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 0x1dF, 0, 0);
input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);
input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 15, 0, 0);
//初始化一個工作隊列，用於調度中斷處理例程的底半部
INIT_WORK(&work, new_ts_work);
    //向系統註冊input設備
ret = input_register_device(micco_ts_input_dev);
if (ret) {
printk(KERN_ERR
"%s: unabled to register input device, ret = %d/n",
__FUNCTION__, ret);
return ret;
}
init_ts();  //芯片的一些初始化工作
   if (gpio_request(mfp_to_gpio(MFP_CFG_PIN(TP_INT)), "TP  INT")) {
gpio_free(mfp_to_gpio(MFP_CFG_PIN(TP_INT)));
printk(KERN_ERR "Request GPIO failed,"
       "gpio: %d/n", TP_INT);
return 0;
}
gpio_direction_input(mfp_to_gpio(MFP_CFG_PIN(TP_INT)));
    //用TP_INT腳申請一箇中斷，當手指觸摸到屏，將產生中斷，進入中斷處理程序，讀取數據並上報
if (request_irq(TP_IRQ_NO, new_ts_isr,IRQF_TRIGGER_FALLING, "micco-ts", NULL)) {
                printk(KERN_ERR "micco_touch.c: Can't allocate irq %d/n", TP_IRQ_NO);
                return -EBUSY;
        }
//屏蔽中斷，在open時再打開
disable_irq_nosync(TP_IRQ_NO);
//printk("disable_irq_nosync(TP_IRQ_NO)mark2/n");
enable_irq_flag = 0;
if (ret < 0)
goto pmic_cb_out;
micco_ts_proc_entry = create_proc_entry("driver/micc_ts", 0, NULL);
if (micco_ts_proc_entry) {
micco_ts_proc_entry->write_proc = micco_ts_proc_write;
}
return 0;
pmic_cb_out:
input_unregister_device(micco_ts_input_dev);
micco_ts_out:
kfree(micco_td);
return ret;
}

 

 

中斷處理頂半部

static irqreturn_t new_ts_isr(int irq, void *dev_data)

{

schedule_work(&work);

return IRQ_HANDLED;

}

只是簡單的調度了工作隊列，以下才是真正的中斷處理（底半部）

static void new_ts_work(struct work_struct *work)
{
u16 tem_x1, tem_y1;
u16 tem_x2, tem_y2;
u8 pen_down;
int pen_up_already_reported = 0;
mutex_lock(&mutex);
pen_down=tsi2c_byte_read(SLAVE_ADDR,CAP_TP_MODE);
//printk("new_ts_work pen_down is %x/n",pen_down);
   if(129==pen_down)
{
  pen_state = TSI_PEN_DOWN;
   cap_tp_read(&tem_x1, &tem_y1,1);
          // TOUCHSCREEN_CONSOLE_PRINT_XY1;
           input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 1);
           input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);
           input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x1&0x3ff);
           input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y1&0x3ff);
           input_mt_sync(micco_ts_input_dev);
           input_sync(micco_ts_input_dev);
    pen_up_already_reported = 0;
}
else if(130==pen_down)
{
  pen_state = TSI_PEN_DOWN;
  cap_tp_read(&tem_x1, &tem_y1,1);
  cap_tp_read(&tem_x2, &tem_y2,2);
  //TOUCHSCREEN_CONSOLE_PRINT_XY1;
  //TOUCHSCREEN_CONSOLE_PRINT_XY2;
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 1);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x1&0x3ff);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y1&0x3ff);
        input_mt_sync(micco_ts_input_dev);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 100);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x2&0x3ff);
        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y2&0x3ff);
        input_mt_sync(micco_ts_input_dev);
        input_sync(micco_ts_input_dev);
 pen_up_already_reported = 0;
}
else
        {
 if((pen_state != TSI_PEN_UP) && !pen_up_already_reported) {
   input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0);
           input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0);
           input_mt_sync(micco_ts_input_dev);
           input_sync(micco_ts_input_dev);
   pen_up_already_reported = 1;
  }
 pen_state = TSI_PEN_UP;
}
mutex_unlock(&mutex);
}

 

 

五．單點觸摸&多點觸摸

   如上面的例子所示，已經包含了多點觸摸的功能,現在簡單介紹一下單點觸摸和多點觸摸在驅動實現時的區別

  要實現多點觸摸，必須要有內核的支持，也就是說input子系統中，input core和Event handler層要支持多點，在linux官方2.6.30中才加入了多點支持，但現在很多2.6.29的BSP中也給多點觸摸打了補丁，也是可以用的,G15項目中的就是這樣

   首先，在probe函數的設備初始化階段

input_set_abs_params（）函數，設置方式不同

單點：

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_X, 0, 0x31f, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_Y, 0, 0x1df, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_PRESSURE, 0, 255, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_TOOL_WIDTH, 0, 15, 0, 0);

多點:

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, 0x31f, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 0x1dF, 0, 0);

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);

    //相當於單點屏的 ABX_PRESSURE

input_set_abs_params(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 15, 0, 0);

    //相當於單點屏的 ABS_TOOL_WIDTH

其次，就是上報數據的方式

單點上報:

input_report_abs(micco_ts_input_dev,ABS_X,tem_x&0x3ff);

input_report_abs(micco_ts_input_dev,ABS_Y,tem_y&0x3ff);

input_report_key(micco_ts_input_dev, BTN_TOUCH, 1);

input_sync(micco_ts_input_dev);

即

ABS_X

ABS_Y

SYN_REPORT

 

多點上報:

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 100);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x1&0x3ff);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y1&0x3ff);

        input_mt_sync(micco_ts_input_dev);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 100);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR,1);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_X, tem_x2&0x3ff);

        input_report_abs(micco_ts_input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, tem_y2&0x3ff);

        input_mt_sync(micco_ts_input_dev);

        input_sync(micco_ts_input_dev);

   即

 for(int i;i<n;i++)

  {

          ABS_MT_POSITION_X

  ABS_MT_POSITION_Y

  SYN_MT_REPORT

  }

      SYN_REPORT

 

以上只是單點和多點的在驅動開發時的主要區別，當然還有其他很多方面的差異，如硬件支持等，如果對多點觸摸感興趣的話可以去仔細閱讀一下linux的內核文檔Documentation / input / multi-touch-protocol.txt