android 电容屏（三）：驱动调试之驱动程序分析篇
关键词：android 电容屏 tp 工作队列 中断 坐点计算 电容屏主要参数
平台信息:
内核：linux2.6/linux3.0
系统：android/android4.0
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)
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。
在工作队列&ts->work中增加 goodix_ts_work_func任务。
平台信息:
内核：linux2.6/linux3.0
系统：android/android4.0
平台：S5PV310(samsung exynos 4210)
android 电容屏（一）：电容屏基本原理篇
android 电容屏（二）：驱动调试之基本概念篇
android 电容屏（三）：驱动调试之驱动程序分析篇
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)
| 参数 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
| 模拟AVDD(参考AGND) |
2.5 |
2.8 |
3.6 |
V |
| 数字DVDD(参考DGND) |
2.5 |
2.8 |
3.6 |
V |
| 电源纹波 |
|
50(注意电池、充电器的影响) |
|
mV |
| 工作温度 |
-20 |
+25 |
+85 |
度 |
| 工作湿度 |
- |
- |
95 |
% |
三、硬件接口电路：
如下图：
| SDA |
IIC数据 要上拉电阻，为1K； |
| SCL |
IIC 时钟（400KHz） |
| TP_EN |
使能脚（gt8105为高电平） |
| INT |
中断（一直点到触摸屏时中断是一直发出的） |
| VCC |
3.3V 这个电压一直有 |
| GND |
地 |
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
- #define RESETPIN_CFG s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(4), S3C_GPIO_OUTPUT)
- #define RESETPIN_SET0 gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),0)
- #define RESETPIN_SET1 gpio_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));
- }
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
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,20110221 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