Linux应用开发基础知识——输入系统应用编程(八)

前言：

触摸屏分为电阻屏、电容屏。电阻屏结构简单，在以前很流行；电容屏支持多点触摸，现在的手机基本都是使用电容屏。我们应当注意的是LCD、触摸屏不是一回事，LCD 是输出设备，触摸屏是输入设备。制作触摸屏时特意把它的尺寸做得跟 LCD 一模一样，并且把触摸屏覆盖在 LCD 上，让我们学习一下输入系统里面的电阻屏与电容屏。

目录

一、电阻屏 

1.电阻屏原理

2.电阻屏数据

二、电容屏

1.电容屏原理：

2.电容屏数据

（1）Type A

（2）Type B

3.电容屏的实验数据

三、tslib

1.tslib 框架分析

2.交叉编译、测试 tslib

3.测试 tslib

四、自己写一个测试程序

1.接口函数深入分析

2.编写代码          

3.测试效果 

---

一、电阻屏 

        电阻假设是均匀的，就是长度和阻值成正比关系。电阻长度为 L，阻值为 R，在两端施加 3.3V 电压。在某点测得电阻为 V，求上图中长度 X。

        根据欧姆定律：3.3/R = V/Rx，

        因为长度和阻值成正比关系，上述公式转换为：3.3∕L = V/X，所以X=LV/3.3。

1.电阻屏原理

        电阻屏就是基于欧姆定律制作的，它有上下两层薄膜，这两层薄膜就是两个 电阻，如下图所示：

        平时上下两层薄膜无触触，当点击触摸屏时，上下两层薄膜接触：这时就可 以测量触点电压。过程如下：

(1)测量 X 坐标：

        在 xp、xm 两端施加 3.3V 电压，yp 和 ym 不施加电压(yp 就相当于探针)， 测量 yp 电压值。该电压值就跟 X 坐标成正比关系，假设： X = 3.3*Vyp/Xmax

(2)测量 Y 坐标：

        在 yp、ym 两端施加 3.3V 电压，xp 和 xm 不施加电压(xp 就相当于探针)， 测量 xp 电压值。该电压值就跟 Y 坐标成正比关系，假设： Y = 3.3*Vxp/Ymax

        实际使用时，电阻屏的 Xmax、Ymax 无从得知，所以使用之前要先较准： 依次点击触摸屏的四个角和中心点，推算出 X、Y 坐标的公式： X = func(Vyp)   Y = func(Vxp)

2.电阻屏数据

        Linux 驱动程序中，会上报触点的 X、Y 数据，注意：这不是 LCD 的坐标值， 需要 APP 再次处理才能转换为 LCD 坐标值。

按下时：

EV_KEY BTN_TOUCH 1 /* 按下 */
EV_ABS ABS_PRESSURE 1 /* 压力值，可以上报，也可以不报，可以是其他压力值 */
EV_ABS ABS_X x_value /* X 坐标 */
EV_ABS ABS_Y y_value /* Y 坐标 */
EV_SYNC 0 0 /* 同步事件 */

松开时：

EV_KEY BTN_TOUCH 0 /* 松开 */
EV_ABS ABS_PRESSURE 0 /* 压力值，可以上报，也可以不报 */
EV_SYNC 0 0 /* 同步事件 */

二、电容屏

1.电容屏原理：

        电容屏中有一个控制芯片，它会周期性产生驱动信号，接收电极接收到信号， 并可测量电荷大小。当电容屏被按下时，相当于引入了新的电容，从而影响了接 收电极接收到的电荷大小。主控芯片根据电荷大小即可计算出触点位置。

        这类芯片一般是 I2C 接口。 我们只需要编写程序，通过 I2C 读取芯片寄存器即可得到这些数据。

2.电容屏数据

        电容屏可以支持多点触摸(Multi touch)，驱动程序上报的数据可以通过这两种方法：Type A、Type B，这也对应两种类型的触摸屏：

（1）Type A

        该类型的触摸屏不能分辨是哪一个触点，它只是把所有触点的坐标一股脑地 上报，由软件来分辨这些数据分别属于哪一个触点。

        但是最主要的缺点就是Type A 已经过时，Linux 内核中都没有 Type A 的源码了。

（2）Type B

        该类型的触摸屏能分辨是哪一个触点，上报数据时会先上报触点 ID，再上报它的数据。

当有 2 个触点时(type, code, value)：

EV_ABS ABS_MT_SLOT 0 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，用来分隔触点信息
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID 45 // 这个触点的 ID 是 45
EV_ABS ABS_MT_POSITION_X x[0] // 触点 X 坐标
EV_ABS ABS_MT_POSITION_Y y[0] // 触点 Y 坐标
EV_ABS ABS_MT_SLOT 1 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，用来分隔触点信息
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID 46 // 这个触点的 ID 是 46
EV_ABS ABS_MT_POSITION_X x[1] // 触点 X 坐标
EV_ABS ABS_MT_POSITION_Y y[1] // 触点 Y 坐标
EV_SYNC SYN_REPORT 0 // 全部数据上报完毕

        当 ID 为 45 的触点正在移动时：

EV_ABS ABS_MT_SLOT 0 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，之前上报过 ID，就不用再上报 ID了
EV_ABS ABS_MT_POSITION_X x[0] // 触点 X 坐标
EV_SYNC SYN_REPORT 0 // 全部数据上报完毕

         松开 ID 为 45 的触点时(在前面 slot 已经被设置为 0，这里这需要再重新设置 slot，slot 就像一个全局变量一样：如果它没变化的话，就无需再次设置)：

// 刚刚设置了 ABS_MT_SLOT 为 0，它对应 ID 为 45，这里设置 ID 为-1 就表示 ID 为 45 的触点被松了
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID -1 
EV_SYNC SYN_REPORT 0 // 全部数据上报完毕

        最后，松开 ID 为 46 的触点：

EV_ABS ABS_MT_SLOT 1 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，在前面设置过 slot 1 的 ID为 46
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID -1 // ID 为-1，表示 slot 1 被松开，即 ID 为 46 的触点被松开
EV_SYNC SYN_REPORT // 全部数据上报完毕

3.电容屏的实验数据

        假设你的开发板上电容屏对应的设备节点是/dev/input/event0，执行以下命令：

hexdump /dev/input/event0

        然后用一个手指点击触摸屏，得到类似以下的数据：

        基于电阻屏的程序，也可以用在电容屏上。 使用两个手指点击触摸屏时，得到类似如下的数据：

        为了兼容老程序，它也上报了 ABS_X、ABS_Y 数据，但是只上报第 1 个触点 的数据。

三、tslib

       tslib是一个触摸屏的开源库，可以使用它来访问触摸屏设备，可以给输入设备添加各种 “ filter” 

地址为：http://www.tslib.org/

        编译 tslib 后，可以得到 libts 库，还可以得到各种工具：较准工具、测试工具。

1.tslib 框架分析

（1）主要代码：

        核心在于“plugins”目录里的“插件”，或称为“module”。这个目录下的每个文件都是一个 module，每个 module 都提供 2 个函数：read、read_mt，前者用于读取单点触摸屏的数据，后者用于读取多点触摸屏的数据。

        我们参考 ts_test.c 和 ts_test_mt.c，前者用于一般触摸屏(比如电阻屏、单点电容屏)，后者用于多点触摸屏。

         调用 ts_open 后，可以打开某个设备节点，构造出一个 tsdev 结构体。然后调 用 ts_config 读取配置文件的处理，假设/etc/ts.conf 内容如下：

module_raw input

module pthres pmin=1

module dejitter delta=100

module linear

每行表示一个“module”或“moduel_raw”。

        对于所有的“module”，都会插入 tsdev.list 链表头，也就是 tsdev.list 执行配置文件中最后一个“module”，配置文件中第一个“module”位于链表的尾部。

        对于所有的“module_raw”，都会插入 tsdev.list_raw 链表头，一般只有一个“module_raw”。

注意：tsdev.list 中最后一个“module”会指向 ts_dev.list_raw 的头部。

        无论是调用 ts_read 还是 ts_read_mt，都是通过 tsdev.list 中的模块来理数据的。这些模块是递归调用的

比如linear模块的read函数。

linear 模块的 read_raw 函数

        因为是递归调用，所有最先使用 input 模块读取设备节点得到原始数据，再依次经过 pthres 模块、dejitter 模块、linear 模块处理后，才返回最终数据。

2.交叉编译、测试 tslib

交叉编译 tslib：

// 对于 IMX6ULL，命令如下
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ ./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ make
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ make install DESTDIR=$PWD/tmp

book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ grep "prefix" * -nwr

确定工具链中头文件、库文件目录：

// 对于 IMX6ULL，命令如下
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21/tmp$ echo 'main(){}'| arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -E -v -

//得到工具链的头文件 
/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/a        rm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/include

//工具链的库文件
/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/lib/

 把头文件、库文件放到工具链目录下：

book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21/tmp$ cp include/* /home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/include

book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21/tmp$ cp lib/*so* -d /home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/lib/

3.测试 tslib

        把库文件放到单板上：运行程序要用。先在开发板上使用 NFS 挂载 Ubuntu 的目录，再把前面编译出来的 tslib-1.21/tmp/部分文件复制到板子上，示例命令如下：

[root@100ask:/mnt/tslib-1.21/tmp]# cp bin/* /bin
[root@100ask:/mnt/tslib-1.21/tmp]# cp lib/*so* -d /lib
[root@100ask:/mnt/tslib-1.21/tmp/etc]# cp ts.conf -d /etc/

        对于 IMX6ULL，首先需要关闭默认的 qt gui 程序，才可以执行 ts_test_mt 测试命令，关闭 qt 命令如下所示：

mv /etc/init.d/S07hmi /root
reboot

在单板上执行测试程序：

 ts_test_mt

四、自己写一个测试程序

1.接口函数深入分析

用两个手指点击屏幕时

        驱动程序使用 slot、tracking_id 来标识一个触点；当 tracking_id 等于 -1 时，标识这个触点被松开了。

        触摸屏可能支持多个触点，比如 5 个：tslib 为了简化处理，即使只有 2 个 触点，ts_read_mt 函数也会返回 5 个触点数据，可以根据标志位判断数据是否有效。

 ts_read_mt 函数原型：

        假设nr设置为1，max_slots设置为5，那么读到的数据保存在：samp[0][0]、 samp[0][1]、samp[0][2]、samp[0][3]、samp[0][4]中。

        假设nr设置为2，max_slots设置为5，那么读到的数据保存在：samp[0][0]、 samp[0][1] 、 samp[0][2] 、 samp[0][3] 、 samp[0][4] 和 samp[1][0] 、 samp[1][1]、samp[1][2]、samp[1][3]、samp[1][4]中。

ts_sample_mt 结构体         

            2.编写代码          

  1 #include 
  2 #include 
  3 #include 
  4 #include 
  5 #include 
  6 #include 
  7 #include 
  8 #include 
  9 #include 
 10 #include 
 11 #include 
 12
 13 #include 
 14
 15 #include 
 16
 17 #include 
 18
 19 int distance(struct ts_sample_mt *point1, struct ts_sample_mt *point2)
 20 {
 21     int x = point1->x - point2->x;
 22     int y = point1->y - point2->y;
 23
 24     return x*x + y*y;
 25 }
 26
 27 int main(int argc, char **argv)
 28 {
 29     struct tsdev *ts;
 30     int i;
 31     int ret;
 32     struct ts_sample_mt **samp_mt;
 33     struct ts_sample_mt **pre_samp_mt;
 34     int max_slots;
 35     int point_pressed[20];
 36     struct input_absinfo slot;
 37     int touch_cnt = 0;
 38
 39     ts = ts_setup(NULL, 0);
 40     if (!ts)
 41     {
 42         printf("ts_setup err\n");
 43         return -1;
 44     }
 45
 46     if (ioctl(ts_fd(ts), EVIOCGABS(ABS_MT_SLOT), &slot) < 0) {
 47         perror("ioctl EVIOGABS");
 48         ts_close(ts);
 49         return errno;
 50     }
 51
 52     max_slots = slot.maximum + 1 - slot.minimum;
 53
 54     samp_mt = malloc(sizeof(struct ts_sample_mt *));
 55     if (!samp_mt) {
 56         ts_close(ts);
 57         return -ENOMEM;
 58     }
 59     samp_mt[0] = calloc(max_slots, sizeof(struct ts_sample_mt));
 60     if (!samp_mt[0]) {
 61         free(samp_mt);
 62         ts_close(ts);
 63         return -ENOMEM;
 64     }
 65
 66     pre_samp_mt = malloc(sizeof(struct ts_sample_mt *));
 67     if (!pre_samp_mt) {
 68         ts_close(ts);
 69         return -ENOMEM;
 70     }
 71     pre_samp_mt[0] = calloc(max_slots, sizeof(struct ts_sample_mt));
 72     if (!pre_samp_mt[0]) {
 73         free(pre_samp_mt);
 74         ts_close(ts);
 75         return -ENOMEM;
 76     }
 77
 78
 79     for ( i = 0; i < max_slots; i++)
 80         pre_samp_mt[0][i].valid = 0;
 81
 82     while (1)
 83     {
 84         ret = ts_read_mt(ts, samp_mt, max_slots, 1);
 85
 86         if (ret < 0) {
 87             printf("ts_read_mt err\n");
 88             ts_close(ts);
 89             return -1;
 90         }
 91
 92         for (i = 0; i < max_slots; i++)
 93         {
 94             if (samp_mt[0][i].valid)
 95             {
 96                 memcpy(&pre_samp_mt[0][i], &samp_mt[0][i], sizeof(struct ts_sample_mt));
 97             }
 98         }
 99
100         touch_cnt = 0;
101         for (i = 0; i < max_slots; i++)
102         {
103             if (pre_samp_mt[0][i].valid && pre_samp_mt[0][i].tracking_id != -1)
104                 point_pressed[touch_cnt++] = i;
105         }
106
107         if (touch_cnt == 2)
108         {
109             printf("distance: %08d\n", distance(&pre_samp_mt[0][point_pressed[0]], &pre_samp_mt[0][point_pressed[1]]));
110         }
111     }
112
113     return 0;
114 }

book@100ask:~/source/11_input/02_tslib$ arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o mt_cal_distance mt_cal_distance.c

root@100ask:~]#/mnt/ 11_tslib/mt_cal_distance

3.测试效果