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。