mini2440驱动分析之TouchScreen

mini2440驱动分析之触摸屏

        mini2440触摸屏驱动对应的文件为mini2440_ts.c，他是作为输入设备注册到内核的，功能实现是通过输入子系统来完成的，现在分析触摸屏的实现。以后再分析输入子系统。

一.  分析一个驱动首先看它的模块初始化函数，下面是mini2440_ts.c的模块初始化函数：

static struct clk *adc_clock;  //这个时钟结构体代表时钟

static int __init s3c2410ts_init(void)
{
    struct input_dev *input_dev;


    adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
        //获得时钟结构体，clk_get函数根据时钟名称返回一个相应的时钟结构体，具体实现arch/arm/common/clkdev.c中,这里先不讨论
    if (!adc_clock) {
        printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
        return -ENOENT;
    }
    clk_enable(adc_clock);
        //内核默认adc时钟是禁止的，这样为了降低功耗
    base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
        //ioremap函数将物理地址，重新映射成虚拟地址，在ldd3中介绍过这个函数
    if (base_addr == NULL) {
        printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n");
        return -ENOMEM;
    }

    /* Configure GPIOs */
    s3c2410_ts_connect();
        //设置触摸屏接口引脚，这个函数将连接触摸屏的引脚GPG12，GPG13，GPG14，GPG15都设置成触摸屏功能模式
    iowrite32(S3C2410_ADCCON_PRSCEN | S3C2410_ADCCON_PRSCVL(0xFF),\
             base_addr+S3C2410_ADCCON);
        //设置AD转换速率 = PCLK/（presvl+1）
    iowrite32(0xffff,  base_addr+S3C2410_ADCDLY);
        //设置中断发出间隔，当触摸屏按下时，不断发出INT_TC中断，这个就是设置中断发出的间隔
    iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
        //设置触摸屏模式为等待中断模式，并且是按下中断


    /* Initialise input stuff */
    input_dev = input_allocate_device();
        //分配并初始化一个input_dev结构，这个是input设备基本的设备结构
    if (!input_dev) {
        printk(KERN_ERR "Unable to allocate the input device !!\n");
        return -ENOMEM;
    }

    dev = input_dev;
    dev->evbit[0] = BIT(EV_SYN) | BIT(EV_KEY) | BIT(EV_ABS);
        //设置结构支持的事件类型，触摸屏要支持EV_SYN（所有输入设备都支持的），EV_KEY（按键），EV_ABS（绝对坐标值）
    dev->keybit[BITS_TO_LONGS(BTN_TOUCH)] = BIT(BTN_TOUCH);
        //设置按键事件类型支持的编码BTN_TOUCH
    input_set_abs_params(dev, ABS_X, 0, 0x3FF, 0, 0);
        //设置绝对坐标值事件类型支持的编码 ABS_X 值的范围 0～0x3ff，这个是因为ad转换的数据存放在ADCDAT0或ADCDAT1的0～9位，最大值不会超过0x3ff
    input_set_abs_params(dev, ABS_Y, 0, 0x3FF, 0, 0);
        //设置绝对坐标值事件类型支持的编码 ABS_Y 值的范围 0～0x3ff
    input_set_abs_params(dev, ABS_PRESSURE, 0, 1, 0, 0);
        //设置绝对坐标值事件类型支持的编码 ABS_PRESSURE 值的范围 0～1 也就是按下与放开
    dev->name = s3c2410ts_name;

    dev->id.bustype = BUS_RS232;
    dev->id.vendor = 0xDEAD;
    dev->id.product = 0xBEEF;
    dev->id.version = S3C2410TSVERSION;
        //这三个对于输入子系统寻找合适的事件处理器时很重要，但是输入子系统有一个evdev事件处理器，匹配所有的输入设备，触摸屏驱动就是用的这个
        //所以这个初始化在这里就不重要了


    /* Get irqs */
    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;
    }
    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;
    }
        //注册两个中断处理例程，一个是AD完成中断处理stylus_action，一个是触摸屏按下中断处理stylus_updown
        //关于IRQ_ADC注册成共享中断，因为系统的mini2440_adc模块也用了这个中断信号线
    printk(KERN_INFO "%s successfully loaded\n", s3c2410ts_name);


    /* All went ok, so register to the input system */
    input_register_device(dev);
        //将触摸屏输入设备注册到输入子系统核心
    return 0;
}

        现在触摸屏已经注册到了输入子系统核心，触摸屏硬件已经处于等待中断的模式。当按下触摸屏时，会出发按下中断，进而调用stylus_updown函数进行中断处理，下面分析这个函数

二.  stylus_updown 触摸屏按下松开中断处理函数

static irqreturn_t stylus_updown(int irq, void *dev_id)
{
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;
    int updown;

    if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) {
        OwnADC = 1;
        data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
        data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
/*
 * ADCDAT0 ADCDAT1 寄存器的位15 表示触摸屏是否按下，0 表示被按下 1 没有按下
 * S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN 为 （1<<15）
 * 以下是判断触摸屏是否真正按下
 */
        updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));
                //如果ADCDAT0 ADCDAT1的第十五位都是0，那么表示触摸屏真正按下 updown = 1
        if (updown) {
            touch_timer_fire(0); //启动AD转换
        } else {
            OwnADC = 0;
            up(&ADC_LOCK);
        }
    }

    return IRQ_HANDLED;
}

       这个中断处理例程，通过读取ADCAT0， ADCDAT1的值，并且利用他们的第15位来判断是否真正按下，如果是调用touch_timer_fire启动AD转换，如果不是释放adc信号量，下面分析touch_timer_fire函数：

三.  touch_timer_fire 函数分析

static void touch_timer_fire(unsigned long data)
{
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;
    int updown;

    data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
    data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);
/*
 * 再次判断是否按下
 */
    updown = (!(data0 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN)) && (!(data1 & S3C2410_ADCDAT0_UPDOWN));

    if (updown) {   //如果真正按下
        if (count != 0) {  //这个count用来表示AD的转换次数，多转换几次以确保数据准确，AD已经转换完成
            long tmp;

            tmp = xp;
            xp = yp;
            yp = tmp;
                   // 这里交换数据因为是因为mini2440GUI系统是竖屏，和这个转换的是相反的，所以要交换一下
                        xp >>= 2;  //这里右移了两位暂时不知到是为什么
                        yp >>= 2;

            input_report_abs(dev, ABS_X, xp);  //向输入子系统报告事件 这里是X轴坐标值
            input_report_abs(dev, ABS_Y, yp);  //Y坐标值

            input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 1);  //触摸屏触摸事件
            input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 1); //触摸屏按下事件
            input_sync(dev);
        }
                //当按下触摸屏后先执行这里的代码或者已经完成AD转换了也会执行这里
        xp = 0;
        yp = 0;
        count = 0;
                //连续x/y坐标转换模式
        iowrite32(S3C2410_ADCTSC_PULL_UP_DISABLE | AUTOPST, base_addr+S3C2410_ADCTSC);
                // 启动转换
        iowrite32(ioread32(base_addr+S3C2410_ADCCON) | S3C2410_ADCCON_ENABLE_START, base_addr+S3C2410_ADCCON);
                //现在AD转换已经开始了，转换结束的时候就会进入AD转换完成中断处理程序stylus_action
    } else {  //触摸屏松开
        count = 0;
                //触摸屏松开的时候只是报告触摸以及按下事件
        input_report_key(dev, BTN_TOUCH, 0);
        input_report_abs(dev, ABS_PRESSURE, 0);
        input_sync(dev);

        iowrite32(WAIT4INT(0), base_addr+S3C2410_ADCTSC); //设置等待中断模式，检测按下中断
        if (OwnADC) {
            OwnADC = 0;
            up(&ADC_LOCK);
        }
    }
}

       这个函数在触摸屏按下中断处理程序中是作为普通函数调用的，但是它还是内核定时器服务函数

static struct timer_list touch_timer = TIMER_INITIALIZER(touch_timer_fire, 0, 0);

四. AD转换完成中断处理程序stylus_action

static irqreturn_t stylus_action(int irq, void *dev_id)
{
    unsigned long data0;
    unsigned long data1;


    if (OwnADC) {
        data0 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT0);
        data1 = ioread32(base_addr+S3C2410_ADCDAT1);


        xp += data0 & S3C2410_ADCDAT0_XPDATA_MASK;
        yp += data1 & S3C2410_ADCDAT1_YPDATA_MASK;
        count++;

           if (count < (1<<2)) { //如果count小于4，那么重新进行AD转换，说明一次按下要进行四次AD转换
            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 {
                        //如果已经转换了四次，那么重新设置定时器，定时一个时钟滴答，当一个时钟滴答到是又会判断是否按下，如果这时松开的话，那么这次按下就是不确定按下，也就是抖动
                        //这个定时器就是为了防止触摸屏抖动而设置的
            mod_timer(&touch_timer, jiffies+1);
                        //设置触摸屏为等待中断模式，但是等待的是松开中断
            iowrite32(WAIT4INT(1), base_addr+S3C2410_ADCTSC);
        }
    }

    return IRQ_HANDLED;
}

五. 总结一下触摸屏驱动是如果工作的
 1. 用户按下触摸屏进入中断处理程序stylus_updown，这个函数处理如下
    （1）判断是否按下，如果是调用touch_timer_fire，如果不是那么说明现在松开了
    （2）touch_timer_fire处理如下： 判断是否按下
        <1>确实按下了，那先判断count是否为0，如果为0那么说明还没有进行AD转换，启动ad转换，转换完成进入中断处理程序stylus_action 
        <2>确实按下了，判断的count不是0，说明ad转换完成了，进行x/y坐标的事件报告，并报告触摸屏事件。这个才是一次正确的按下
        <3>触摸屏这时松开了，那么只报告触摸屏事件，并设置触摸屏为等待按下中断的模式
 2.  stylus_action 函数处理过程，首先读取转换数据，然后判断count是否小于4
    （1）count小于4 那么再次启动转换
    （2）count不小于4，然后重新设置定时器，延时时间为一个时钟滴答，设置触摸屏为等待中断模式，等待松开中断
 3 . 在定时器事件到达之前松开触摸屏，会进入stylus_updown，这个函数判断触摸屏松开了，释放信号量不会报告任何事件
   如果定时器时间到执行touch_timer_fire，就会判断真正按下，而这时count不为0，报告触摸屏事件，报告x/y坐标
 4. 这里的定时器是为了防止抖动而设置的，所以按下操作至少要保持一个时钟滴答加四次ad转换的时间。

 5. 我认为还有一个问题就是在第三步执行touch_timer_fire的时候松开触摸屏，因为现在触摸屏处于检测松开中断的时候，就会进入 stylus_updown，这时判断触摸屏松开，释放了ADC信号量，然后从中断返回，继续执行touch_timer_fire，这种情况下会在没有 信号量的时候操作ad，这是潜在的并发条件。(后来证明这种猜测是错误的，因为代码释放信号亮的前提是重新获得信号量，而这里不会获得信号量，看来我低估 了写驱动人的水平！！！)

 6. 为了直观的了解触摸屏的工作过程，我画了一个流程图来说明

图片说明：

    1. 第一个红色的松开事件，是在AD转换了四次，定时器到时后，向输入子系统报告x/y坐标的时候发生的，因为触摸屏处于检测松开中断的状态，所以会进入按下 松开中断，从而判断松开，释放信号量，中断返回，继续中断前的程序运行，这里过后还操作了ad的寄存器，但是已经不拥有AD的信号量了，我认为这里引入了 潜在的并发。

    2. 第二个红色的松开事件，是在AD转换了四次，但是定时器没有到时的时候发生的，同样进入按下松开中断，中断处理程序判断没有按下，释放信号量，中断返回。

    3. 第三个红色的松开事件，是在按下触摸屏后马上放开时或者启动ad转换的时候发生的，前者概率很小，因为间隔时间太短。主要是后者，这也有两种情况，一种是 已经报告完x.y轴坐标的，这个类似情况2。一种是已经确认按下了，然后松开了，这种情况ad也正常转换四次，在设置触摸屏等待中断后（这样这个设置就没 有作用了，因为已经松开了），定时器中断到时调用touch_timer_fire，然后进入白色框框里面。这里可以看出定时器除了防止触摸屏抖动外，还 有一种功能就是，在第三种情况下，使触摸屏进入正常检测按下中断的状态。

六. 关于两个宏

1. WAIT4INT(x)

    #define WAIT4INT(x)  (((x)<<8) | \

    S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | \
    S3C2410_ADCTSC_XY_PST(3))
        这个宏是设置，ADCTSC寄存器的。设置为等待中断模式，这个寄存器的第八位，表示检测哪类中断，如果是0 检测按下中断，也就是WAIT4INT(0)检测按下中断。如果是1检测松开中断

2.  AUTOPST

    #define AUTOPST     (S3C2410_ADCTSC_YM_SEN | S3C2410_ADCTSC_YP_SEN | S3C2410_ADCTSC_XP_SEN | \

    S3C2410_ADCTSC_AUTO_PST | S3C2410_ADCTSC_XY_PST(0))
        这个是设置ADCTSC寄存器的，设置AD转换方式为连续的x/y轴转换方式。

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