平台信息:
内核:linux3.4.39 系统:android4.4 平台:S5P4418(cortex a9)
作者:瘋耔(欢迎转载,请注明作者)
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以goodix的gt8105为例
一、总体架构
硬件部分:先看一个总体的图吧,其实触摸屏原理也比较简单,触摸屏和主控芯片间的联系,如下主要有三部分:
1、IIC部分,初始化gt8105的数据和传回主控制的坐标位置信息就是通过IIC这条线传输的;
2、INT,当gt8105初触摸时,会发出中断通知主控接收信息(坐标数据);
3、gt8105电源、复位这一部分,不同芯片有所不同,可以根据触摸屏芯片来配置。
软件部分:
二、电容触摸屏的主要参数(这部分面试的时候也许有人会问的)
记得刚出来找工作时有人问我一些问题,我答不上来,现在感觉很清晰(那时候刚毕业IIC我都说不全)
1、IIC
(1)、clk370KHz~400KHz;
(2)、触摸屏工作在从模式,这个比较简单;
2、电容检测频率,也就是每秒检测的次数:(大概)
(1)、单指≥100Hz;
(2)、五指≥80Hz;
(3)、十指≥60Hz。
3、手指按下,没抬起时触发多少中断?
中断个数也就是检测频率,按下没提起一直有中断。这样我们就可有判断单点、划线之类的操作;
4、校准功能、自动校准(有个别电容屏没有的,用软件校准)
(1)、初始化校准
不同的温度、湿度及物理空间结构均会影响到电容传感器在闲置状态的基准值。一般电容触摸屏会在初始化的 200ms内根据环境情况自动获得新的检测基准。完成触摸屏检测的初始化。
(2)、 自动温漂补偿
温度、湿度或灰尘等环境因素的缓慢变化,也会影响到电容传感器在闲置状态的基准值。实时检测各点数据的变化,对历史数据进行统计分析,由此来修正检测基准。从而降低环境变化对触摸屏检测的影响。
5、推荐工作条件(环境温度为 25°C,VDD=2.8V)
三、硬件接口电路:
如下图:
对于S5P4418电路:
与LCD接口部分;
与主控触摸屏中断输入管脚;
与主控I2C数据传递引脚连接;
复位控制引脚与主控连接;
-------
软件部分,整体流程如下:
三、IIC配置
设备到芯片的数据、初始化值都是从这条总线上传输的,首先我们要配置这个条总线,
/linux/arch/arm/mach-exynos/mach-smdkv310.c,这个因平台而已,地址右移也跟情况而定,如果本来就是7bit的地址就不用移位。
static struct i2c_board_info i2c_devs5[] __initdata = { #if CONFIG_TOUCHSCREEN_GT8105 { I2C_BOARD_INFO("Goodix-TS", (0xaa>>1)), .irq = IRQ_EINT(5), } #endif };
四、电源、复位(使能脚)
1、电源
3.3V的电源是一直有的,这个硬件上给就行了。
2、复位(时能脚),这个因触摸屏而已,gt8105工作时要高电平。
在:linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中
#defineRESETPIN_CFGs3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(4), S3C_GPIO_OUTPUT) #defineRESETPIN_SET0 gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),0) #defineRESETPIN_SET1gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),1) static void goodix_reset(void) { int err; err = gpio_request(EXYNOS4_GPB(4), "GPX1"); if (err) printk(KERN_ERR "#### failed to request GPB_4 ####\n"); RESETPIN_CFG; //配置管脚功能 RESETPIN_SET0;//管脚拉低 mdelay(20); //延时 RESETPIN_SET1;//管脚拉高 mdelay(60); gpio_free(EXYNOS4_GPB(4)); }
4418:在:linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_tool.h中
五、中断配置
在:linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中
#define INT_PORT EXYNOS4_GPX0(5) #ifdef INT_PORT #define TS_INT IRQ_EINT(5)//中断引脚,中断号 #define INT_CFG S3C_GPIO_SFN(0x0F) #else 在:linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中 中断申请 #ifdef INT_PORT client->irq=TS_INT; if (client->irq) { ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,client->name, ts); #endif
上面三部完成了触摸屏工作的最基本配置,保证IIC、上电、INT正常,触摸屏就可以工作。
六、驱动程序分析(完整代码见goodix_touch.c/goodix_touch.h)
驱动有几个比较重要的部分:probe函数分析;中断申请、工作队列调度;中断下半部函数的执行,坐标值计算、上报。
1、probe函数分析
static int goodix_ts_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { struct goodix_ts_data *ts; ………… // 1,分配触摸屏结构内核空间; ts = kzalloc(sizeof(*ts), GFP_KERNEL); ………… // 2,初始化工作队列,这个比较重要,中断触发后,调用队列中的goodix_ts_work_func函数,计算上报坐标值; INIT_WORK(&ts->work, goodix_ts_work_func); ………… // 3, 触摸芯片初始化; for(retry=0; retry<3; retry++) { ret=goodix_init_panel(ts); ………… } //4、触摸屏复位,拉高; goodix_reset(); #ifdef INT_PORT // 5,中断申请,TS_INT就是我们所设定的中断脚; client->irq=TS_INT; ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, client->name, ts); ……………… #endif // 6、分配input驱动内核空间; ts->input_dev = input_allocate_device(); // 7,input初始化参数设定,我们在前面提到Linux与Android 多点触摸协议里有对这部分说明; ts->input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_SYN) | BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_ABS) ; ts->input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_TOUCH)] = BIT_MASK(BTN_TOUCH); ts->input_dev->absbit[0] = BIT(ABS_X) | BIT(ABS_Y) | BIT(ABS_PRESSURE); // absolute coor (x,y) #ifdef HAVE_TOUCH_KEY for(retry = 0; retry < MAX_KEY_NUM; retry++) { input_set_capability(ts->input_dev,EV_KEY,touch_key_array[retry]); } #endif input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_X, 0, ts->abs_x_max, 0, 0); input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_Y, 0, ts->abs_y_max, 0, 0); input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_PRESSURE, 0, 255, 0, 0); //8、这部分针对触摸屏参数设定; #ifdef GOODIX_MULTI_TOUCH input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 255, 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_POSITION_X, 0, ts->abs_x_max, 0, 0); input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, ts->abs_y_max, 0, 0); input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_TRACKING_ID, 0, ts->max_touch_num, 0, 0); #endif //9、触摸屏版本信息设定; sprintf(ts->phys, "input/ts"); ts->input_dev->name = goodix_ts_name; ts->input_dev->phys = ts->phys; ts->input_dev->id.bustype = BUS_I2C; ts->input_dev->id.vendor = 0xDEAD; ts->input_dev->id.product = 0xBEEF; ts->input_dev->id.version = 10427;//screen firmware version //10,对于input子系统来说,这个是重头戏了,只有注册了input子系统,其他的才有做用; ret = input_register_device(ts->input_dev); ……………… // 11,对睡眠唤醒操作; #ifdef CONFIG_HAS_EARLYSUSPEND ts->early_suspend.level = EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN + 1; ts->early_suspend.suspend = goodix_ts_early_suspend; ts->early_suspend.resume = goodix_ts_late_resume; register_early_suspend(&ts->early_suspend); #endif ……………… }
(1)、分配触摸屏结构内核空间;
struct goodix_ts_data { uint16_t addr; uint8_t bad_data; struct i2c_client *client; struct input_dev *input_dev; int use_reset;//use RESET flag int use_irq;//use EINT flag int read_mode;//read moudle mode,0221 by andrew struct hrtimer timer; struct work_struct work; char phys[32]; int retry; struct early_suspend early_suspend; int (*power)(struct goodix_ts_data * ts, int on); uint16_t abs_x_max; uint16_t abs_y_max; uint8_t max_touch_num; uint8_t int_trigger_type; uint8_t green_wake_mode; };
(2)、初始化工作队列,这个比较重要,中断触发后,调用队列中的goodix_ts_work_func函数,计算上报坐标值;这个和中断申请一起分析;
(3)、触摸芯片初始化;
对触摸芯片寄存器的初始化,这里面对中断方式设定等,一般芯片厂的FAE在调试的时候会修改这里面的值,这个也是因芯片而异,有的在驱动里做,可以直接改;有的直接做成固件了,那部分要FAE帮忙了。
uint8_t cfg_info_group1[] = { 0x65,0x00,0x25,0x80,0x19,0x00,0x00,0x2C,0x11,0x11,0x32,0x02,0x08,0x10,0x20,0x00, 0x00,0x88,0x88,0x88,0x03,0x13,0x32,0x64,0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07, 0x08,0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0xFF,0x0D,0x0E,0x0F,0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16, 0x17,0x18,0x19,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00 };
(4)、触摸屏复位,拉高;
gt8015在工作时要拉高,所以我们做一个拉低—延时--拉高的操作;
(5)、中断申请,TS_INT就是我们所设定的中断脚,和(2)一起后面分析;
(6)、分配input驱动内核空间;
ts->input_dev= input_allocate_device();
(7)、input初始化参数设定,我们在前面提到Linux与Android 多点触摸协议里有对这部分说明;(8)、这部分针对触摸屏参数设定;
(9)、触摸屏版本信息设定;
cat /proc/bus/input/devices时可以看到下面信息(这个是pixcir的触摸屏) I: Bus=0018 Vendor=0000 Product=0000 Version=0000 N: Name="pixcir-ts" P: Phys= S: Sysfs=/devices/platform/s3c2440-i2c.5/i2c-5/5-005c/input/input3 U: Uniq= H: Handlers=kbd event3 B: PROP=0 B: EV=b B: KEY=400 0 0 0 0 1000 40000800 0 0 0 0 B: ABS=2650000 1000000
(10)、对于input子系统来说,这个是重头戏了,驱动注册到input子系统;
input_register_device(ts->input_dev);
(11),触摸屏睡眠唤醒操作,这部分不做详细说明,感兴趣的可以看下……
2、中断申请、工作队列调度
(1)、中断申请
ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, client->name, ts); 第一个参数: 中断号,client->irq,client->irq=TS_INT; #define TS_INT IRQ_EINT(5)对应到我们要申请的中断; 第二个参数:中断执行函数,goodix_ts_irq_handler ; 第三个参数:中断触发方式:上升沿触发、下降沿触发、高电平触发、低电平触发 IRQ_TYPE_EDGE_RISING, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, IRQ_TYPE_LEVEL_LOW, IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 第四个参数: 第五个参数:
(2)、中断处理函数 goodix_ts_irq_handler
static irqreturn_t goodix_ts_irq_handler(int irq, void *dev_id) { struct goodix_ts_data *ts = dev_id; queue_work(goodix_wq, &ts->work); return IRQ_HANDLED; }
看下queue_work()这个函数中的两个参数:
a、goodix_wq
goodix_wq=create_singlethread_workqueue("goodix_wq");//createa work queue and worker thread
在函数 goodix_ts_init中,创建工作队列和工作线程,初始化时创建线程。
b、&ts->work
在函数goodix_ts_probe()中:
INIT_WORK(&ts->work,goodix_ts_work_func);
在工作队列&ts->work中增加 goodix_ts_work_func任务。
也就是当中断函数触发时,执行中断函数goodix_ts_irq_handler(),中断函数里面对队列调度,调用队列中的goodix_ts_work_func()函数。
3、中断下半部函数的执行goodix_ts_work_func()函数
这就是核心部分,坐标点的计算、上报、多点处理都在这个函数中执行。
static void goodix_ts_work_func(struct work_struct *work) { int ret=-1; int tmp = 0; uint8_t point_data[(1-READ_COOR_ADDR)+1+2+5*MAX_FINGER_NUM+1]={ 0 }; //read address(1byte)+key index(1byte)+point mask(2bytes)+5bytes*MAX_FINGER_NUM+coor checksum(1byte) uint8_t check_sum = 0; uint16_t finger_current = 0; uint16_t finger_bit = 0; unsigned int count = 0, point_count = 0; unsigned int position = 0; uint8_t track_id[MAX_FINGER_NUM] = {0}; unsigned int input_x = 0; unsigned int input_y = 0; unsigned int input_w = 0; unsigned char index = 0; unsigned char touch_num = 0; struct goodix_ts_data *ts = container_of(work, struct goodix_ts_data, work); if(g_enter_isp)return; COORDINATE_POLL: if((ts->int_trigger_type> 1)&& (gpio_get_value(INT_PORT) != (ts->int_trigger_type&0x01))) { goto NO_ACTION; } if( tmp > 9) { dev_info(&(ts->client->dev), "I2C transfer error,touchscreen stop working.\n"); goto XFER_ERROR ; } if(ts->bad_data) msleep(20); point_data[0] = READ_COOR_ADDR;//read coor address //1、读取触摸屏值,手指数、坐标值等; ret=i2c_read_bytes(ts->client, point_data, ((1-READ_COOR_ADDR)+1+2+5*ts->max_touch_num+1)); ………… //2、判断是否有手指按下; finger_current = (point_data[3 - READ_COOR_ADDR]<<8) + point_data[2 – READ_COOR_ADDR]; if(finger_current)//3、如果有手指按下 { point_count = 0, finger_bit = finger_current; //3,循环判断有多少手指按下; for(count = 0; (finger_bit != 0) && (count < ts->max_touch_num); count++)//cal how many point touch currntly { if(finger_bit & 0x01) { track_id[point_count] = count; point_count++; } finger_bit >>= 1; } //4、把按下手指数赋给touch_num; touch_num = point_count; //5、计算坐标值; check_sum = point_data[2 - READ_COOR_ADDR] + point_data[3 - READ_COOR_ADDR]; //cal coor checksum count = 4 - READ_COOR_ADDR; for(point_count *= 5; point_count > 0; point_count--) check_sum += point_data[count++]; check_sum += point_data[count]; if(check_sum != 0)//checksum verify error { printk("coor checksum error!\n"); if(ts->int_trigger_type> 1) goto COORDINATE_POLL; else goto XFER_ERROR; } } //6、读取值坐标值上报; if(touch_num) { //7、touch_num为按下手指个数,依次循环读取; for(index=0; index<touch_num; index++) { position = 4 - READ_COOR_ADDR + 5*index; //8、读出X的值; input_x = (unsigned int) (point_data[position]<<8) + (unsigned int)( point_data[position+1]); //9、读出Y的值; input_y = (unsigned int)(point_data[position+2]<<8) + (unsigned int) (point_data[position+3]); input_w =(unsigned int) (point_data[position+4]); //10、如果读出值超出范围,退出; if((input_x > ts->abs_x_max)||(input_y > ts->abs_y_max)) continue; //11、下面的函数依次上报坐标, input_mt_sync单点同步 input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_X, input_x); input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, input_y); input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, input_w); input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, input_w); input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TRACKING_ID, track_id[index]); input_mt_sync(ts->input_dev); } } //12、没有触摸时,初始值为0; else { input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0); input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0); input_mt_sync(ts->input_dev); } //13、同步多点值; input_sync(ts->input_dev); if(ts->int_trigger_type> 1) { msleep(POLL_TIME); goto COORDINATE_POLL; } goto END_WORK_FUNC; NO_ACTION: END_WORK_FUNC: XFER_ERROR: return; }
总的来数,当我们手指按下是,不管是单个手指,还是多个手指,坐标值和一些信息存储到触摸芯片的相应寄存器中,然后再通过IIC读出,送到主控中就可以了,其他事情就是android去处理了。
如下图所示,规格书中坐标及重量:XY坐标缓存寄存器的高低位:
中断触发--中断函数--工作队列调度--功能函数执行