Linux驱动修炼之道-触摸屏驱动之s3c2410_ts源码分析

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S3C2440支持的是4线电阻式触摸屏，这里简单说一下触摸屏基本原理，目前的触摸屏种类有：阻型触摸屏，容性触摸屏，多点触摸。阻性触摸屏通常由三部分组成：上下两层透明的(ITO氧化铟)导体层，两层导体之间的间隔层和电极。触摸屏工作时，上下导体层各自构成了一个电阻网络，分别称为X层，Y层，X层在左右两电极，Y层在上下两电极分别引出信号，一共引出4个信号，构成所谓的4线电阻。当某一层加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以测得接触点的电压。得到的电压值通过A/D转换，就可相应的判断接触点的坐标。说白了，阻性触摸屏可以想象成两个方向的滑动变阻，当手点上时两个接触面被接触上，接触位置不一样相当于滑动位置不一样。

再来说一下S3C2440使用的ADC控制器，是一个10位的8通道的模数转换器。在2.5MHz的A/D转换时钟下，最大的转换速率可达500KSPS(SPS:sample per second，每秒采样的次数)。S3C2440的4个控制信号的引脚与AD的4个模拟信号输入引脚复用。从下图中可以看出ADC和触摸屏只有一个A/D转换器(A/D Converter)，可以通过设置寄存器来选择对哪路模拟信号(多达8路)进行采样。图中有两个中断信号：INT_ADC,INT_TC，前者表示A/D转换器已经转换完毕，后者表示触摸屏被按下了。

在Linux内核的触摸屏驱动中采用了延时进行消抖和算术平均值法进行滤波，这里分析一下s3c2410_ts程序，首先来看模块的初始化函数：

static int __init s3c2410ts_init(void)
{
	struct input_dev *input_dev;
    int err; 
    	/*获得ad时钟*/
	adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
	if (!adc_clock) {
		printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
		return -ENOENT;
	}
	/*使能时钟*/
	clk_enable(adc_clock);
	/*获得寄存器的虚拟地址*/
	base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20); //remap the touch panal control register.
	if (base_addr == NULL) {
		printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n");
		return -ENOMEM;
	}
	/*配置寄存器引脚*/
	s3c2410_ts_connect();
	iowrite32(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF),\
		     base_addr+S3C2410_ADCCON);
    
	iowrite32(0xffff,  base_addr+S3C2410_ADCDLY);
	/*进入等待中断模式*/
	iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
	/*注册输入设备*/
	input_dev = input_allocate_device();
	if (!input_dev) {
		printk(KERN_ERR "Unable to allocate the input device !!\n");
		return -ENOMEM;
	}
	dev = input_dev;
   	/*设备支持的事件，同步事件，按键事件，绝对坐标*/
	dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS）,
	/*按键事件的类型，触摸屏点击*/
	dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH);
	/*触摸屏使用的是绝对坐标系，所以设置x,y的范围和压力*/ 
	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);
	/*设备的身份信息，这里写死*/
	dev->name = s3c2410ts_name;
	dev->id.bustype = BUS_RS232;
	dev->id.vendor = 0xDEAD;
	dev->id.product = 0xBEEF;
	dev->id.version = S3C2410TSVERSION;
	/*注册AD中断处理函数*/
	if (request_irq(IRQ_ADC, stylus_action, IRQF_SHARED|IRQF_SAMPLE_RANDOM, "s3c2410_action", dev))
      {
		printk(KERN_ERR "s3c2410_ts.c: Could not allocate ts IRQ_ADC !\n");
		iounmap(base_addr);
		return -EIO;
	}
	/*注册irq中断处理函数*/
        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);
	/*注册输入设备*/
	err = input_register_device(dev);
    if(err)
    {
        printk(KERN_ERR "failed to register input device\n");
    }
	return 0;
}

下面来看一下IRQ_TC的中断处理函数：

static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)
{
	unsigned long data0;
	unsigned long data1;
	int updown;
	/*获得锁，可能有其他的设备会用到AD模块*/
	if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) 
    	{
		/*标识对触摸屏进行了操作*/
		OwnADC = 1;
		/*读状态寄存器的值*/
		data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
		data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
		/*如果updown为1表示按下，为0表示抬起*/
             updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)); 
       	if (updown) 
             {
			/*如果被按下，touch_timer_fire进行实际的处理*/
			touch_timer_fire(0);
	       } 
        	else 
        	{
			OwnADC = 0;
			up(&ADC_LOCK);
		}
	}
	return IRQ_HANDLED;
}

下面看一下这个实际进行中断处理的函数：

static void touch_timer_fire(unsigned long data)
{
  	unsigned long data0;
  	unsigned long data1;
	int updown;
	/*读状态，看是被按下，还是被弹起*/
  	data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
  	data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
 	updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
    if(updown)
    {
 		if(count != 0)
        	{
			long tmp;
			tmp = xp;
			xp = yp;
			yp = tmp;
			/*这是一种算术平均滤波法，*/
	              xp >>= 2;
       	       yp >>= 2;
 			input_report_abs(dev, ABS_X, xp);
 			input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);
 			input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);
 			input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1);
 			input_sync(dev);
 		}
		/*如果是被按下，并且没有进行过AD转换，则开始AD转化*/
        	xp = 0;
 		yp = 0;
 		count = 0;
 		iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
 		iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
 	} 
    else 
    {
 		count = 0;
 		input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);
 		input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0);
 		input_sync(dev);
 		iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
		if (OwnADC) 
        {
			OwnADC = 0;
			up(&ADC_LOCK);
		}
 	}
}

如果AD转换完成，会调用AD完成的中断处理程序：

static irqreturn_t stylus_action(int irq, void *dev_id)
{
	unsigned long data0;
	unsigned long data1;
	/*如果确实对触摸屏进行了操作*/
	if (OwnADC)
    	{
		/*获得转换后的数据，并增加采样次数*/
		data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
		data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
		count++;
	    /*如果采样次数少于4次，则继续进行AD采样*/	
	    if (count < (1<<2))
        	{
			iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
			iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
		}
        	else 
        	{
			/*否则启动定时器，在1个滴答之后上报事件，并进入等待中断状态*/
			mod_timer(&touch_timer, jiffies+1);
			iowrite32(WAIT4INT(1), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
		}
	}
	return IRQ_HANDLED;
}