嵌入式Linux系统中触摸屏驱动的研究

引言

随着计算机相关技术的发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，与人们生活紧密结合。触摸屏设备因其友善的人机交互性，操作方便灵活，输入速度快，被广泛的应用于嵌入式领域中。嵌入式Linux系统具有开发源代码、内核稳定、可裁减性等特点，吸引着众多商业公司和自由软件开发者的目光，成为嵌入式系统领域不可或缺的操作系统之一。触摸屏是一种输入设备，操作简单易学，不占额外的空间，可靠性高，是最常用的便携式系统的输入设备。特别是电阻式触摸屏结构简单，成本低，透光效果好，工作环境和外界完全隔离，不怕灰尘和水气，同时具有高解析度，高速传输反应，一次校正，稳定性高，不漂移等特点，因而广泛用于工业控制领域及在室内使用。

1 硬件平台

S3C2410是Samsung公司基于ARM 920T核心的一款MCU，集成了众多的外围设备，其中包括4线电阻式触摸屏控制器、8路模拟输入通道。在8路A/D转换通道中，A[5]和A[7]作为触摸屏的X、Y坐标的采集通道。S3C2410与4线电阻式触摸屏连接的电路原理图见图1。

在采样过程中，只需要通过读写一系列的特殊寄存器，S3C2410的触摸屏控制器就会自动控制触摸屏接口打开或关闭各MOS管，按顺序完成触摸屏X、Y坐标数据的采集。

图1 S3C2410连接4线电阻式触摸屏电路原理图

2 Linux设备驱动程序简介

设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口，由一组函数和一些私有数据组成，是应用程序和硬件设备之间的桥梁。在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，主要完成以下功能：对设备的初始化和释放；把数据从内核传送到硬件设备和从硬件设备读取数据；读取应用程序数据传送给设备文件和回送应用程序请求的数据；检测和处理硬件设备出现的错误。

Linux操作系统的设备有字符设备、块设备和网络设备等。字符设备是以单个字节为单位进行顺序读写操作，通常不使用缓存技术，例如鼠标、键盘等。块设备的读写都使用缓存技术来支持，并且必须能够进行随机存取，主要是针对磁盘等慢速设备设计的。网络设备主要基于BSD的Socket机制，为发送数据和接收数据提供缓存技术，提供对多协议的支持，例如以太网卡等。

3 Linux触摸屏驱动程序实现

在Linux系统中，设备驱动程序是一组相关函数的集合。它包括设备服务子程序和中断处理程序。设备服务子程序包含了所有与设备相关的代码，每个设备服务子程序只处理一种设备或者紧密相关的设备，从设备无关的软件中接受抽象的命令并执行。当执行一条请求时，具体操作是根据控制器对驱动程序提供的接口，并利用中断机制去调用中断服务子程序配合设备完成这个请求。设备驱动程序利用结构file_operations与文件系统联系起来，设备的各种操作的入口函数放在结构file_operations中，其中包括open()、release()、read()和write()等接口，简化了驱动程序的编写工作。这样，应用程序根本不必考虑操作的是设备还是普通文件，可一律看作文件处理，具有非常清晰统一的I/O接口。触摸屏的 file_operations结构定义如下：

static struct file_operations s3c2410_ts_fops = {

owner: THIS_MODULE,

read: s3c2410_ts_read,

poll: s3c2410_ts_poll,

ioctl: s3c2410_ts_ioctl,

open: s3c2410_ts_open,

release: s3c2410_ts_release,

fasync: s3c2410_ts_fasync,};

在触摸屏设备驱动程序的开发中，全局变量struct s3c2410_ts_device global_ts是很重要的，用来保存触摸屏的相关参数、等待处理的消息队列、当前采样数据、上一次采样数据等信息，数据结构struct s3c2410_ts_device的定义如下：

struct s3c2410_ts_device { //管理触摸屏类

struct s3c2410_ts_general d; //触摸屏设置参数

struct s3c2410_ts_calibration cal; //校正触摸屏参数

struct s3c2410_ts_event buf[MOUSEBUF_SIZE]; //等待处理缓冲队列

struct s3c2410_ts_event cur_data, samples[3],last_data; };

//当前采样数据，采样原始数据，上次采样数据

在了解上面概念之后，编写触摸屏驱动的实际工作并不复杂，需要做如下工作：

3．1模块初始化函数

是调用s3c2410_touchscreen_moudle_init（）来实现的，主要完成触摸屏设备的内核模块加载、初始化、中断注册、设备注册等工作，主要涉及到的过程如下：

ADCTSC=(08)|(17)|(16)|(05)|(14)|(03)|(02)|(3);

//触摸屏ADCTSC的设置

ADCDLY=ADC_DELAY_TIME; //触摸屏开始和间隔延时

ADCCON = (114)|( PreScale_n6)|(73)|(02)|(01)|(0);

//触摸屏控制