WinCE下Touch Panel驱动介绍

WinCE中的Touch Panel驱动是由GWES模块来管理的，Touch Panel驱动接收用户的触摸信息，并将其转换为屏幕上的坐标信息，传给GWES模块。在WinCE中，Touch Panel驱动是分层的，分为MDD层和PDD层，这和其他WinCE设备驱动是一样的。MDD层由微软提供，用户只需要实现MDD和PDD层间的DDSI函数就可以了。如图

 

 

    WinCE中的GWES模块负责加载和管理Touch Panel驱动，Touch Panel的MDD层向上提供DDI接口，PDD层是针对硬件的实现，对MDD层提供DDSI接口。

  WinCE中的GWES模块负责加载和管理Touch Panel驱动，Touch Panel的MDD层向上提供DDI接口，PDD层是针对硬件的实现，对MDD层提供DDSI接口。

 

1 Touch Panel驱动中的数据结构

(1) TOUCH_PANEL_SAMPLE_FLAGS

用于描述一个采样点的信息，这些信息被定义在一个枚举结构中：

               enum enumTouchPanelSampleFlags {

                 TouchSampleValidFlag = 0x01,

                 TouchSampleDownFlag = 0x02,

                 TouchSampleIsCalibratedFlag = 0x04,

                 TouchSamplePreviousDownFlag = 0x08,

                 TouchSampleIgnore = 0x10,

                 TouchSampleMouse = 0x40000000

               };

               TouchSampleValidFlag：一个有效的采样值

               TouchSampleDownFlag：第一次按触摸屏时，返回该flag

               TouchSampleIsCalibratedFlag：采样的x和y坐标值不需要再被校验了

               TouchSamplePreviousDownFlag：表示上一次采样状态是按在触摸屏上

               TouchSampleIgnore：忽略这次采样值

               TouchSampleMouse：预留

 

(2) TPDC_CALIBRATION_POINT

用于描述一个校验点的相关信息，结构如下：

               struct TPDC_CALIBRATION_POINT {

                 INT PointNumber;

                 INT cDisplayWidth;

                 INT cDisplayHeight;

                 INT CalibrationX;

                 INT CalibrationY;

               };

               PointNumber：校验点索引值，用于描述校验点在LCD上的位置

                                                0：中间

                                                1：左上

                                                2：左下

                                                3：右下

                                                4：右上

               cDisplayWidth：显示的宽度

               cDisplayHeight：显示的高度

               CalibrationX：校验点的x坐标值

               CalibrationY：校验点的y坐标值

 

(3) TPDC_CALIBRATION_POINT_COUNT

用于描述需要校验的点的个数，结构如下：

               struct TPDC_CALIBRATION_POINT_COUNT {

                  DDI_TOUCH_PANEL_CALIBRATION_FLAGS flags;

                  INT cCalibrationPoints;

               };

               flags：一般为0

               cCalibrationPoints：需要校验的点的个数，一般是5

 

(4) gIntrTouch和gIntrTouchChanged

这是两个被MDD层用到的中断，需要在PDD层中定义，如下：

                        DWORD gIntrTouch        = SYSINTR_NOP;

DWORD gIntrTouchChanged = SYSINTR_NOP;

gIntrTouch用于描述触摸屏中断，要和硬件的触摸屏中断相关联。

gIntrTouchChanged用于在触摸屏按下后，每隔一段时间进行一次采样，应该和硬件的一个定时器中断相关联。

这两个值应该在DdsiTouchPanelEnable(..)函数中和硬件中断关联，并在函数DdsiTouchPanelGetPoint(..)中根据情况清除相应的中断。

 

2 MDD层API

        MDD为上层导出所需的Touch Panel驱动接口函数，上层通过这些函数可以完成对Touch Panel的操作，下面会介绍这些函数的功能。

(1) BOOL TouchPanelEnable(PFN_TOUCH_PANEL_CALLBACK pfnCallback):

使能Touch Panel设备，用于初始化Touch Panel。

       pfnCallback：指向处理Touch Panel事件的回调函数

 

(2) Void TouchPanelDisable(void):

禁用Touch Panel设备。

 

(3) BOOL TouchPanelGetDeviceCaps(INT iIndex, LPVOID lpOutput )：

获得Touch Panel设备的相关信息。

       iIndex：索引值

                        TPDC_SAMPLE_RATE_ID：采样率信息

                        TPDC_CALIBRATION_POINT_COUNT_ID：采样点个数信息

                        TPDC_CALIBRATION_POINT_ID：采样点坐标信息

            lpOutput：指向一个内存区域，用于存放获得的相关信息

 

(4) VOID TouchPanelCalibrateAPoint(INT32 UncalX, INT32 UncalY, INT32* pCalX, INT32* pCalY)：

将输入的未经过校验的坐标信息转换成校验后的坐标信息。

       UncalX：输入的X坐标

               UncalY：输入的Y坐标

       pCalX：校验后的X坐标

       pCalY： 校验后的Y坐标

 

(5) VOID TouchPanelPowerHandler(BOOL bOff)：

Touch Panel的电源控制函数。

       bOff：TRUE表示关闭电源，FALSE表示打开电源

 

(6) BOOL TouchPanelReadCalibrationPoint(INT* pRawX, INT* pRawY)：

获得Touch Panel的坐标。

       pRawX：触摸屏的X坐标

       PRawY：触摸屏的Y坐标

 

(7) VOID TouchPanelReadCalibrationAbort(void)：

终止当前的校验。

 

(8) VOID TouchPanelSetCalibration(INT32 cCalibrationPoints, INT32* pScreenXBuffer, INT32* pScreenYBuffer, INT32* pUncalXBuffer, INT32* pUncalYBuffer)：

校验函数。通过一组实际的触摸屏上采集的点坐标和相应的屏幕坐标计算校验系数。具体公式如下：

        Sx =  A1*Tx + B1*Ty + C1

      Sy =  A2*Tx + B2*Ty + C2

   这里就是通过显示屏坐标和采样的触摸屏坐标计算A1,B1,C1,A2,B2,C2。

       cCalibrationPoints：校验点的个数

       pScreenXBuffer：一组显示屏上的X坐标

               pScreenYBuffer：一组显示屏上的Y坐标

               pUncalXBuffer：一组触摸屏上采样的X坐标

               pUncalYBuffer：一组触摸屏上采样的Y坐标

 

(9) BOOL TouchPanelSetMode(INT iIndex, LPVOID lpInput)：

设置Touch Panel的工作模式。

               iIndex：索引模式

                                    TPSM_SAMPLERATE_HIGH：设置高采样率

                                    TPSM_SAMPLERATE_LOW：设置低采样率

                                    TPSM_PRIORITY_HIGH_ID：设置触摸屏的IST为高优先级

                                    TPSM_PRIORITY_NORMAL_ID：设置IST为正常优先级

               lpInput：指向一块内存，其中包含相关信息。

 

3 PDD层API

(1) LONG DdsiTouchPanelAttach(void)：

该函数在Touch Panel驱动的Dll被加载的时候调用

 

(2) LONG DdsiTouchPanelDettach(void)：

该函数在Touch Panel驱动的Dll被卸载的时候调用

 

(3) BOOL DdsiTouchPanelEnable(void)：

打开Touch Panel电源并做初始化。一般会在这里初始化一些信息，打开Touch Panel设备电源并做初始化。

 

(4) VOID DdsiTouchPanelDisable(void)：

关闭Touch Panel设备。关闭Touch Panel电源并释放资源。

 

(5) BOOL DdsiTouchPanelGetDeviceCaps(ULONG iIndex, LPVOID lpOutput)：

查询Touch Panel设备的相关信息

               iIndex：查询的索引值

                   TPDC_SAMPLE_RATE_ID：查询采样率信息

                   TPDC_CALIBRATION_POINT_ID：查询需要校验的点的坐标

                   TPDC_CALIBRATION_POINT_COUNT_ID：查询用于校验的点的个数

          lpOutput：根据iIndex值分别指向相关的信息

 

(6) void DdsiTouchPanelGetPoint(TOUCH_PANEL_SAMPLE_FLAGS pTipState, PLONG pUnCalX, PLONG pUnCalY)：

获得Touch Panel上被按下的点的状态和坐标。

               pTipState：当前触摸点的状态，比如无效点，有效点，被按下的点等。

               pUnCalX：触摸点的X坐标

               pUnCalY：触摸点的Y坐标

 

(7) VOID DdsiTouchPanelPowerHandler(BOOL bOff)：

设置Touch Panel的电源状态。

               bOff：TRUE表示关闭电源，FALSE表示打开电源

 

(8) BOOL DdsiTouchPanelSetMode(ULONG iIndex, LPVOID lpInput)：

设置Touch Panel工作模式。

               iIndex：模式索引

                        TPSM_SAMPLERATE_HIGH_ID：高采样率

                        TPSM_SAMPLERATE_LOW_ID：低采样率

               lpInput：指向包含相关信息的内存

 

4 注册表设置

对于Touch Panel驱动来说，有些注册表项是需要配置的。具体如下：

“InputConfig”：WinCE系统输入配置。

Bit0表示键盘输入

Bit1表示Touch Panel输入

                                    Bit2表示硬件按键输入

“DeviceName”：Touch Panel驱动的名字。

“MaxCalError”：Touch Panel的精确度配置。

“CalibrationData”：Touch Panel的校验值。第一次启动WinCE后，需要通过WinCE的触摸屏校验程序对Touch Panel进行校验。校验完成后，校验值会被写入注册表里面。

 

下面是关于Touch Panel的注册表配置的例子：

[HKEY_LOCAL_MACHINE/ControlPanel]

                "InputConfig"=dword:3    ;3 => keybd and touch screen

[HKEY_LOCAL_MACHINE/HARDWARE/DEVICEMAP/TOUCH]

                "DriverName"="touch.dll"

                "MaxCalError"=dword:8

                "CalibrationData"="446,671 36,191 38,1179 856,1161 862,169 "

 

个人觉得，要想更好的理解Touch Panel驱动，还是需要去读读代码，基于WinCE6.0下，可以参考"/WINCE600/PLATFORM/H4SAMPLE/SRC/DRIVERS/TOUCH"下面的驱动，基于这个驱动开发自己的驱动会比较方便。

 

 

 

 

 

 

 

Windows CE下触摸屏驱动实现的分析

Analysis of Touch Panel Driver Realization Based on Windows CE OS

刘林辉¹    张 芬²

Liu,LinHui¹    Zhang,Fen²

（1 长沙理工大学能源与动力工程学院，湖南 长沙，410077；2 华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉，430074）

摘要：本文介绍了Windows CE操作系统的触摸屏驱动程序模型，详细阐述嵌入式系统中电阻式触摸屏的Windows CE驱动程序的设计和实现方法。

关键词：触摸屏，Windows CE

中图分类号：TP316

文献标识码：A

Abstract：This article introduced touch panel driver model of Windows CE operating system, and elaborated the driver design and the realization method of resistance-type touch panel based on an embedded system which take Windows CE as operating system.

Keyword：Touch Panel，Windows CE

1. 前言

触摸屏是嵌入式设备中常用的计算机输入设备，它可使操作简单直观，人人都会使用，这一点无论是键盘还是鼠标都无法与其相比。在手机、PDA等手持产品及公共服务设备中大量采用触摸屏。触摸屏分为电阻式、电容式、表面声波式等多种，电阻式触摸屏是目前应用比较广泛的一种，有四线、五线、七线等几种。本文将分析Windows CE操作系统下的触摸屏驱动程序模型及实现方法。

2. Windows CE触摸屏驱动程序模型

在Windows CE操作系统中触摸屏驱动是一种分层驱动。其驱动模型如图1所示。上层是模型设备驱动程序（Model Device Driver, MDD），下层是依赖平台的驱动程序（Platform Dependent Driver, PDD）。MDD通常无需修改直接使用，MDD链接PDD层并定义它希望调用的函数接口：设备驱动程序提供器接口（Device Driver Service Provider Interface, DDSI）。同时MDD把不同的函数集提供给操作系统，这些函数叫做设备驱动程序接口（Device Driver Interface, DDI），这部分为也就是我们通常驱动需要实现的部分。

3 Windows CE的触摸屏驱动程序接口

Windows CE的触摸屏驱动链接了tch_cal.lib和tchmdd.lib两个静态链接库。触摸屏驱动由GWES加载，GWES通过DDI调用驱动程序获取设备状态，设置驱动功能等，而驱动本身通过DDSI直接获得硬件信息来确定当前触摸屏的状态。

Windows CE触摸屏驱动要求的DDI接口包括：TouchPanelGetDeviceCaps、TouchPanelEnable、TouchPanelDisable、TouchPanelSetMode、TouchPanelReadCalibrationPoint、TouchPanelReadCalibrationAbort、TouchPanelSetCalibration、TouchPanelCalibrateAPoint、TouchPanelPowerHandler。

Windows CE触摸屏驱动要求的DDSI接口包括：DdsiTouchPanelAttach、DdsiTouchPanelDetach、DdsiTouchPanelDisable、DdsiTouchPanelEnable、DdsiTouchPanelGetDeviceCaps、DdsiTouchPanelGetPoint、DdsiTouchPanelPowerHandler。

4 Windows CE的触摸屏数据采集

Windows CE触摸屏驱动程序采用中断方式对触摸笔的按下状态进行检测，如果检测到触摸笔按下将产生中断并触发一个事件通知一个工作线程开始采集数据。同时，驱动将打开一个硬件定时器，只要检测到触摸笔仍然在按下状态将定时触发同一个事件通知工作线程采集数据，直到触摸笔抬起后关闭该定时器，并重新检测按下状态。驱动中采用了触摸屏中断以及定时器中断两个中断源，不仅可以监控触摸笔按下和抬起状态，而且可以检测触摸笔按下时的拖动轨迹。

触摸屏驱动在初始化过程调用TouchPanelEnable函数使能触摸屏。该函数调用的DDSI函数为：DdsiTouchPanelEnable和DdsiTouchPanelDisable。该函数实现如下 内容：

1) 创建事件hTouchPanelEvent和hCalibrationSampleAvailable。hTouchPanelEvent事件在正常状态下当有触摸笔按下或者按下后需要定时采集数据时被触发。而hCalibrationSampleAvailable事件在校准状态下当有校准数据输入时被触发；

2) 检查并初始化所需的中断gIntrTouch（触摸屏中断）和gIntrTouchChanged（定时器中断），并将中断gIntrTouch、gIntrTouchChanged关联到事件hTouchPanelEvent。当gIntrTouch，gIntrTouchChanged中断产生时将触发hTouchPanelEvent事件；

3) 创建一个ISR线程TouchPanelpISR。TouchPanelpISR用于等待和处理触摸屏事件hTouchPanelEvent，它是整个驱动程序中唯一的事件源。

TouchPanelpISR函数是实现触摸屏数据采集关键函数，它实现的内容为：

1) 等待循环，用于接收hTouchPanelEvent事件，并构成函数的主体；

2) 通过调用DdsiTouchPanelGetPoint函数获取当前触摸屏位置和状态信息；

3) 在获取有效数据且在校准状态下，收集并提交按下的位置信息；

4) 在正常状态下，校准数据，并检查校准后数据的有效性；

5) 最后调用由GWES传入的回调函数，提交位置信息和状态信息。

因此，在触摸屏驱动程序中DdsiTouchPanelEnable、DdsiTouchPanelDisable和DdsiTouchPanelGetPoint三个DDSI接口函数是驱动实现的关键所在。

在DdsiTouchPanelEnable和DdsiTouchPanelDisable函数中分别打开和关闭触摸屏硬件，这两个函数其实可以不真正操作硬件，而只是实现软件上的控制，但是为了降低功耗最好在DdsiTouchPanelDisable中将触摸屏控制器电源关闭并在DdsiTouchPanelEnable函数中打开。

在DdsiTouchPanelGetPoint函数中实现对触摸屏数据的采样。从上面的分析得知MDD通过检测hTouchPanelEvent和hCalibrationSampleAvailable事件控制采样，这两个事件被触发都将调用该函数。而这两个事件触发条件有两个：

1) 触摸笔按下时产生触摸屏中断gIntrTouch时触发；

2) 触摸笔按下后，定时器被打开，定时器将定时产生中断gIntrTouchChanged，并触发事件，直到触摸笔抬起为止。

因此该函数不仅需要对触摸屏数据采样，而且需要对触发条件进行状态控制，其流程如图2所示。图中定义了三个变量，它们分别为：

1) TouchIrq为静态变量或全局变量，且初始值为TRUE，该变量必须在触摸屏按下并产生触摸屏中断时设置为FALSE；

2) InterruptType为静态变量或全局变量，且初始值为SYSINTR_NOP，当在处理触摸屏中断时设置为SYSINTR_TOUCH，在处理定时器中断时设置为SYSINTR_TOUCH_CHANGED，其余设置为SYSINTR_NOP，且在处理完毕后必须将其作为参数传入InterruptDone函数以清除中断；

3) g_NextExpectedInterrupt为静态变量或全局变量，该变量表示下一个希望产生的中断，初始状态为PEN_DOWN，也就是触摸笔在抬起状态，因此希望下一个产生的中断为PEN_DOWN。当触摸屏中断产生以及定时器中断产生时该变量为PEN_UP_OR_TIMER，也就是下一个可能产生的状态为触摸笔抬起状态或者触摸笔按下但定时器中断产生。

DdsiTouchPanelGetPoint函数一开始从触摸笔抬起状态开始执行，此时TouchIrq等于TRUE。如果此时触摸笔按下，将设置TouchIrq为FALSE，表示本次采样是由于触摸屏中断产生并设置下一次调用由定时器产生。然后设置InterruptType状态为SYSINTR_TOUCH，接着开始采集数据并设置g_NextExpectedInterrupt变量为PEN_UP_OR_TIMER，表示下一次产生的中断为定时器中断。接着判断在触摸笔按下状态（g_NextExpectedInterrupt等于PEN_UP_OR_TIMER）下触摸笔是否抬起，如果抬起则设置g_NextExpectedInterrupt为PEN_DOWN恢复到抬起状态。最后通过将InterruptType作为参数传入InterruptDone函数以清除中断。当触摸笔按下，并产生定时器中断时，TouchIrq等于FALSE，此时InterruptType被设置为SYSINTR_TOUCH_CHANGED，其余的动作基本和上面的流程一致。

5 Windows CE下的触摸屏校准

电阻触摸屏需要校准。应用程序需要一些参考值，以便将接收到的触摸屏坐标数据转换成高层软件所需的屏幕坐标。理想情况下校准程序只要在产品初次加电测试过程中运行一次就可以了，参考值被存储在非易失性存储器中。在理想情况下只需两组原始数据，即在屏幕对角读取的最小和最大值。而在实际应用中，因为许多电阻触摸屏存在显著的非线性，因此如果在最小和最大值之间简单的插入位置数值会导致驱动程序非常的不精确。

在Windows CE中通过在函数DdsiTouchPanelGetDeviceCaps 中设置校准点的个数，在TouchDriverCalibrationPointGet中获取每个校准点的屏幕坐标。常用的校准点数量为5。校准UI将在校准点坐标处相应显示一个十字叉，用户需要精确地在该十字叉位置按下触摸屏，驱动通过TouchPanelReadCalibrationPoint函数读取相应的触摸屏坐标值，然后开始下一个校准点。循环设定的次数后，将采集到的触摸屏坐标值和校准点屏幕坐标送到TouchPanelSetCalibration函数中进行处理。该函数将产生校准基准参数。

TouchPanelSetCalibration函数执行的动作是一套数学算法，具体内容为:

在触摸屏数据与其位置偏移关系且屏幕像素与其位置偏移关系同为线性关系假设情况下，触摸屏返回的位置信息与像素位置信息之间成2D坐标变换关系。则对于触摸屏按下点的触摸屏坐标(Tx,Ty)与其在显示设备位置关系上匹配的点的屏幕坐标(Sx,Sy)之间的转换关系，可以通过下述坐标变换表示：

Sx =  A1*Tx + B1*Ty + C1

Sy =  A2*Tx + B2*Ty + C2

TouchPanelSetCalibration的具体工作就是通过校准的动作获取的屏幕坐标和触摸屏坐标TouchCoordinate来确定A1，B1，C1和A2, B2, C2。

6. 结束语

本文作者的创新点：从分析嵌入式Windows CE操作系统中触摸屏驱动程序的模型及实现方法的角度深入剖析了Windows CE中触摸屏数据采集和校准的执行流程，对于类似系统的驱动开发具有一定的借鉴性。

参考文献：

[1] Paul Kovitz. 电阻式触摸屏结构和实现原理，夏普公司，2003