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(jī),、PDA,、MID以及ATM機(jī)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(diǎn)電阻觸摸屏發(fā)展到今天的各種多點(diǎn)式電容觸摸屏,。本文通過對以cypress 7958為代表的I2C總線接口電容式多點(diǎn)觸摸屏的研究，設(shè)計(jì)了針對Linux操作系統(tǒng)的多點(diǎn)觸摸的屏幕驅(qū)動,，以及不運(yùn)行操作系統(tǒng)前提下的單片機(jī)對觸摸屏的驅(qū)動,，取得了良好的效果。
1 研究平臺介紹
1.1 ARM11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(jià)比,、高性能的用于移動電話和通用處理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(qiáng)大的硬件加速器,，包括運(yùn)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(diǎn)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(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場,。在觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場,，手指與導(dǎo)體層間會形成一個(gè)耦合電容,，4邊電極發(fā)出的電流會流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)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(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱,，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)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(zhǔn)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(diǎn)觸摸的人機(jī)交互方式,，普通電阻式觸摸屏只能進(jìn)行單一點(diǎn)的觸控,。
1.3 ARM工具鏈
本文針對ARM核的單片機(jī)使用了armnonelinuxgnueabi4.3.2交叉編譯鏈，實(shí)現(xiàn)對ARM支持的二進(jìn)制文件編譯,，用以成功編譯ARMLinux 2.6.28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(yùn)行的處理器（包括嵌入式處理器）都可以運(yùn)行,，而所有支持I2C總線協(xié)議的單片機(jī)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(jìn)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
CYPRESS 7958多點(diǎn)觸摸屏的I2C地址為0x20,，在使用前需要在平臺設(shè)備處進(jìn)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(jìn)行操作,。首先要聲明該I2C設(shè)備結(jié)構(gòu)體,，代碼如下：
static struct i2c_board_info i2c_devs1［］ __initdata={
{I2C_BOARD_INFO（“cypress7958”， 0x20）,， },， /*cypress7958 touch pannel controller*/
};
然后在static void __init smdk6410_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 Cypress 7958驅(qū)動部分設(shè)計(jì)
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：
static struct i2c_driver cypress_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)：static int __devinit cypress_7958_ts_init（void），static void __exit cypress_7958_exit（void）,，通過i2c_add_driver與i2c_del_driver函數(shù)進(jìn)行I2C設(shè)備的注冊與注銷,。
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(jī),、PDA、MID以及ATM機(jī)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(diǎn)電阻觸摸屏發(fā)展到今天的各種多點(diǎn)式電容觸摸屏。本文通過對以cypress 7958為代表的I2C總線接口電容式多點(diǎn)觸摸屏的研究,，設(shè)計(jì)了針對Linux操作系統(tǒng)的多點(diǎn)觸摸的屏幕驅(qū)動,，以及不運(yùn)行操作系統(tǒng)前提下的單片機(jī)對觸摸屏的驅(qū)動，取得了良好的效果,。
1 研究平臺介紹
1.1 ARM11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(jià)比,、高性能的用于移動電話和通用處理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(qiáng)大的硬件加速器,，包括運(yùn)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(diǎn)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(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場,。在觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場,，手指與導(dǎo)體層間會形成一個(gè)耦合電容,，4邊電極發(fā)出的電流會流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)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(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱,，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)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(zhǔn)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(diǎn)觸摸的人機(jī)交互方式,，普通電阻式觸摸屏只能進(jìn)行單一點(diǎn)的觸控。
1.3 ARM工具鏈
本文針對ARM核的單片機(jī)使用了armnonelinuxgnueabi4.3.2交叉編譯鏈,，實(shí)現(xiàn)對ARM支持的二進(jìn)制文件編譯,，用以成功編譯ARMLinux 2.6.28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(yùn)行的處理器（包括嵌入式處理器）都可以運(yùn)行,，而所有支持I2C總線協(xié)議的單片機(jī)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(jìn)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
CYPRESS 7958多點(diǎn)觸摸屏的I2C地址為0x20,，在使用前需要在平臺設(shè)備處進(jìn)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(jìn)行操作。首先要聲明該I2C設(shè)備結(jié)構(gòu)體,，代碼如下：
static struct i2c_board_info i2c_devs1［］ __initdata={
{I2C_BOARD_INFO（“cypress7958”,， 0x20）， },， /*cypress7958 touch pannel controller*/
};
然后在static void __init smdk6410_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 Cypress 7958驅(qū)動部分設(shè)計(jì)
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：
static struct i2c_driver cypress_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)：static int __devinit cypress_7958_ts_init（void），static void __exit cypress_7958_exit（void）,，通過i2c_add_driver與i2c_del_driver函數(shù)進(jìn)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(jì)
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(shí)候進(jìn)入static int synaptics_ts_probe（struct i2c_client *client,， const struct i2c_device_id *id）函數(shù),，在該函數(shù)中需要進(jìn)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(shí)初始化觸摸事件觸發(fā)時(shí)引起的中斷操作,。
（1） Cypress 7958模式初始化
作為多點(diǎn)觸摸屏幕,，Cypress 7958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(jìn)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(cuò)誤值,。
ret=i2c_smbus_read_byte_data（ts》client， 0x28）;
if（ret,！=0x07）{
printk（KERN_ERR,，“Cypress Detect Errorn”）;
return ret;
}
（2） 輸入設(shè)備名注冊
創(chuàng)建struct input_dev結(jié)構(gòu)體,，通過input_allocate_device（）函數(shù)進(jìn)行設(shè)備名的創(chuàng)建,，然后通過set_bit函數(shù)進(jìn)行輸入設(shè)備功能聲明,。因?yàn)槭嵌帱c(diǎn)觸摸屏，可以產(chǎn)生EV_SYN,，EV_KEY,，BTN_TOUCH，BTN_2（多點(diǎn)觸摸）,，EV_ABS等功能,，故對之進(jìn)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）;
最后通過input_register_device（ts》input_dev）函數(shù)完成對該設(shè)備名的注冊,。
?。?） 驅(qū)動事件產(chǎn)生中斷函數(shù)初始化
Cypress 7958觸摸屏在觸摸事件產(chǎn)生時(shí)會在IRQ引腳產(chǎn)生一個(gè)低電平信號，將該引腳連接到GPN（15）引腳上,，同時(shí)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(jìn)行中斷函數(shù)申請,。創(chuàng)建cypress_7958_irq_handler函數(shù)：
static irqreturn_t cypress_7958_irq_handler（int irq,， void *dev_id）{
struct synaptics_ts_data *ts=dev_id;
//int ret=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）;
return IRQ_HANDLED;
}
當(dāng)驅(qū)動事件被觸發(fā)之后通過queue_work函數(shù)進(jìn)入驅(qū)動工作區(qū)cypress_7958_wq，進(jìn)行驅(qū)動層對應(yīng)用層的信息上報(bào)。
2.2.3 觸摸屏工作區(qū)函數(shù)設(shè)計(jì)
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(bào)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(jìn)入工作區(qū)函數(shù)cypress_7958_work_func,。
?。?） 觸摸屏事件信息獲取
Cypress 7958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(jìn)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?。?/p>
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）;
?。?） 觸摸屏事件信息上報(bào)
通過對buf數(shù)組的分析，獲取當(dāng)前事件具體信息,，然后通過input_report系列函數(shù)進(jìn)行事件信息的應(yīng)用層上報(bào)：
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）;
}
else if（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 Cypress 7958驅(qū)動在內(nèi)核中的移植
通過改寫Makefile與KCONFIG完成Cypress 7985在內(nèi)核中的移植，以幫助GCC工具鏈實(shí)現(xiàn)對內(nèi)核的編譯,。
2.3.1 Kconfig的修改
在/driver/input/touchscreen/Kconfig中添加如下語句：
config TOUCHSCREEN_CYPRESS
tristate “CYPRESS 7958 touchscreens”
help
Say Y here if you have a CYPRESS 7958 touchscreen connected to your system.
If unsure,， say N.
以實(shí)現(xiàn)將文件編譯選項(xiàng)添加到MAKE MENUCONFIG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(shí)現(xiàn)模塊編譯，只能完全編譯進(jìn)內(nèi)核,。在后續(xù)的研發(fā)中發(fā)現(xiàn)可以使用時(shí)鐘中斷將其模塊化編譯進(jìn)內(nèi)核,，但由于時(shí)鐘中斷影響UCLINUX時(shí)間片的運(yùn)行，故棄之不用,。
2.3.2 Makefile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
最終在編譯選項(xiàng)中將/MAKEFILE中的ARCH選項(xiàng)設(shè)置為S3C6410，在make menuconfig命令之后的選項(xiàng)中選擇TOUCHSREEN_CYPRESS選項(xiàng)并選擇編譯進(jìn)內(nèi)核,。
結(jié)語
本設(shè)計(jì)以I2C方式對多點(diǎn)觸摸屏進(jìn)行驅(qū)動,，通過嵌入式Linux將多點(diǎn)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(diǎn)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(shí)也增強(qiáng)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S3C6410 ARM11處理器,，加快了實(shí)驗(yàn)的操作步驟,。實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)驅(qū)動多點(diǎn)觸摸屏幕的速度以及穩(wěn)定性滿足調(diào)試要求,。該設(shè)計(jì)只需對底層驅(qū)動進(jìn)行簡單修改,，就可直接應(yīng)用于單片機(jī)以及其他全部可以運(yùn)行Linux的嵌入式系統(tǒng)中,。