基于μClinux的触摸屏设计与关键技术分析

编译进内核的方式，这样系统一启动就可以使用了。

　　向内核注册一个字符设备的函数为：externintregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name, structfile_operations*fops)；内核用主设备号和次设备号惟一地标识一个设备。参数major对应所请求的主设备号，name对应设备的名字，fops是一个指向file_operations结构的指针，它是Clinux下编写驱动程序用到的一个关键的数据结构，它提供了应用空间与驱动程序的调用接口。这个数据结构的每一项都指向驱动程序完成的一个功能。

　　在2.4版本内核中对该结构采取标记结构初始化语法（TaggedStructureInitializationSyntax），与2.0内核比较，这种语法可移植性更好，程序的可读性和代码的紧凑性都比较好。以触摸屏为例：

　　static struct file_operations ts_fops={

　　owner:THIS_MODULE,

　　read:ts_read, //读数据操作

　　poll:ts_poll, //非阻塞操作

　　ioctl:ts_ioctl, //I/O控制操作

　　open:ts_open, //打开设备

　　release:ts_release, //释放设备

　　fasync:ts_fasync, //异步触发}

　　完整的结构还包括llseek、readdir等函数指针，只是由于在本程序中没有用到，所以省略不写，内核把它们默认为空（NULL）。

　　3.2触摸屏驱动程序的流程及关键函数

　　在本设计中，我们使用μClinux2.4内核。驱动程序主要设计思想是：驱动程序在初始化结束后，进入空闲状态，等待中断的到来。一旦笔中断(pen_irq)发生，则进入中断处理程序，进行数据采样、转换和传输，同时，程序对各种不同的情况进行鉴别和异常处理。

　　触摸屏软件流程如图3所示。在驱动程序中设定了触摸屏所处的7个不同状态，分别用从-1到5的数字表征，这7个状态构成了一个触摸屏状态机，系统根据当前状态做出下一步的处理，如表1所示。整个软件设计根据功能可以划分为5个部分，分别是初始化、设备打开、读操作、中断处理以及I/O控制，下面具体介绍每一部分。

3.2.1驱动程序初始化

　　在mc68328digi_init（）中向内核注册设备驱动函数：err=misc_register(mc68328_digi),在init_ts_settings（）中设定触摸屏的当前参数：内核版本号、笔移动判别阈值、采样时间、消除抖动开关、消除抖动时间等参数，这些均由用户根据自己的液晶屏以及精度要求来定制，也可以在应用程序中用I/O控制函数ioctl()来设定，本文将在参数分析中具体分析这些参数的意义。

　　3.2.2打开设备

　　在ts_open()函数中，驱动程序向内核注册中断。中断也可以在系统初始化的时候向内核注册，但是一般不建议这样做，因为在加载的设备比较多时，这样做有可能造成中断的冲突。打开一个设备，才让该设备占用中断，是一个较好的策略。向内核注册中断处理程序主要实现两个功能，一是注册中断号，二是注册中断处理函数。

　　本程序中，向内核注册了两个中断处理程序，分别是：

　　request_irq(PEN_IRQ_NUM, handle_pen_irq,IRQ_FLG_STD,

　　“touch_screen”,NULL)和request_ irq(SPI_IRQ_NUM,handle_spi_irq, IRQ_FLG_STD,“spi_irq”,NULL)；

　　在前者中，PEN_IRQ_NUM是中断号，可以指定，也可以动态分配。在该驱动程序中，指定笔中断分配中断号为19；handle_pen_irq是中断处理函数，IRQ_FLG_STD是申请时的选项，它决定中断处理程序的一些特性，这里表示由系统内部占用；touch_ screen是设备名。在后者中，程序向内核注册SPI中断，用来在CPU和外设间传递数据，分配的中断号是0，handle_spi_irq是SPI中断处理函数。

　　此外，在触摸屏驱动初始化子函数init_ts_drv()中，进行了如下工作：

　　(1)触摸屏状态的初始化；

　　(2)笔信息（pen_values）的初始化；

　　(3)初始化定时器并设置超时函数handle_timeout()；

　　(4)初始化寄存器。初始化等待队列，等待队列是由等待触摸事件发生的进程组成的一个队列，它包括头尾指针和一个正在睡眠进程的链表；

　　(5)设置触摸屏状态为空闲。

　　由于这里的初始化会占用一部分系统资源，所以把它们放在了打开设备时处理，而不是最初的设备初始化部分，这样也是出于节省资源的考虑。

　　3.2.3读函数ts_read()

　　一旦用户程序调用read（）对触摸屏进行读操作，则驱动程序调用入口点函数ts_read()进行处理。如果此时没有数据到来，且驱动程序选择阻塞型操作，则调用interruptible_sleep_on(queue->proc_list)将进程阻塞，并进入等待队列，同时设置触摸屏状态为等待；如果选择了非阻塞型操作，则程序在没有数据到达的时候立即返回，然后用异步触发fasync()来通知数据的到来。

在等待数据到来的过程中，如果有触摸动作（笔中断pen_irq）发生，则进入中断处理程序。在中断处理程序中对数据进行采样