Linux驱动开发|电容触摸屏

I2C 驱动，中断驱动， input 子系统已在前一篇文章中介绍，以下主要介绍 input 多点电容触摸协议在子系统下（Multi-touch，简称 MT）

通过触摸点的信息 ABS_MT 事件上报给内核，ABS_MT 在文件中定义事件 include/uapi/linux/input.h 中，

#define ABS_MT_SLOT 0x2f /* 最常用：用于上报触摸点ID */ #define ABS_MT_TOUCH_MAJOR 0x30 /* Major axis of touching ellipse */ #define ABS_MT_TOUCH_MINOR 0x31 /* Minor axis (omit if circular) */ #define ABS_MT_WIDTH_MAJOR 0x32 /* Major axis of approaching ellipse */ #define ABS_MT_WIDTH_MINOR 0x33 /* Minor axis (omit if circular) */ #define ABS_MT_ORIENTATION 0x34 /* Ellipse orientation */ #define ABS_MT_POSITION_X 0x35 /* X坐标信息用于报告触摸点 */ #define ABS_MT_POSITION_Y 0x36 /* Y坐标信息用于报告触摸点 */ #define ABS_MT_TOOL_TYPE 0x37 /* Type of touching device */ #define ABS_MT_BLOB_ID 0x38 /* Group a set of packets as a blob */ #define ABS_MT_TRACKING_ID 0x39 /* 用于区分触摸点 */ #define ABS_MT_PRESSURE 0x3a /* Pressure on contact area */ #define ABS_MT_DISTANCE 0x3b /* Contact hover distance */
#define ABS_MT_TOOL_X 0x3c /* Center X tool position */
#define ABS_MT_TOOL_Y 0x3d /* Center Y tool position */

MT 协议被分为两种类型：Type A 和 Type B

• Type A：适用于触摸点不能被区分或者追踪，此类型设备上报原始数据（较少用）

通过 input_mt_sync(struct input_dev *dev)函数来隔离不同的触摸点数据信息，该函数会触发 SYN_MT_REPORT 事件，此事件会通知接收者获取当前触摸数据，并且准备接收下一个触摸点数据

input_mt_sync(struct input_dev *dev)
//input_dev：用于指定具体的 input_dev 设备

Type A 触摸点信息上报时序：编写Type A类型的多点触摸驱动时，需要按照下面的时序上报坐标信息

//以两点触摸为例
ABS_MT_POSITION_X x[0]	//上报第一个触摸点的X坐标信息，通过input_report_abs函数实现
ABS_MT_POSITION_Y y[0]	//上报第一个触摸点的Y坐标信息，通过input_report_abs函数实现
SYN_MT_REPORT			//上报SYN_MT_REPORT事件，通过调用input_mt_sync函数实现
ABS_MT_POSITION_X x[1]	//上报第二个触摸点的X坐标信息，通过input_report_abs函数实现
ABS_MT_POSITION_Y y[1]	//上报第二个触摸点的Y坐标信息，通过input_report_abs函数实现
SYN_MT_REPORT			//上报SYN_MT_REPORT事件，通过调用input_mt_sync函数实现
SYN_REPORT				//上报SYN_REPORT事件，通过调用input_sync函数实现

Type A 类型触摸点信息上报实例

static irqreturn_t st1232_ts_irq_handler(int irq, void *dev_id) { 
        
	......
	ret = st1232_ts_read_data(ts);	//获取所有触摸点信息
	if (ret < 0)
		goto end;

	/* 按照Type A类型轮流上报所有的触摸点信息 */
	for (i = 0; i < MAX_FINGERS; i++) { 
        
		if (!finger[i].is_valid)
			continue;
		input_report_abs(input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, finger[i].t);
		input_report_abs(input_dev, ABS_MT_POSITION_X, finger[i].x);	
		input_report_abs(input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, finger[i].y);
		//每上报完一个触摸点坐标，都要调用以下函数上报一个 SYN_MT_REPOR
		input_mt_sync(input_dev);	
		count++;
	}
	......
	/* 每上报完一轮触摸点信息就调用一次input_sync函数，发送SYN_REPORT事件 */
	input_sync(input_dev);
end:
	return IRQ_HANDLED;
}

• Type B：适用于有硬件追踪并能区分触摸点的触摸设备，通过 slot 更新某个触摸点的信息

通过 input_mt_slot(struct input_dev *dev, int slot)函数区分是哪一个触摸点，函数会触发 ABS_MT_SLOT 事件，此事件会告诉接收者当前正在更新的是哪个触摸点(slot)的数据

void input_mt_slot(struct input_dev *dev, int slot)
//input_dev：用于指定具体的 input_dev 设备
//slot：用于指定当前上报的是哪个触摸点信息

Type B 触摸点信息上报时序：编写Type B类型的多点触摸驱动时，需要按照下面的时序上报坐标信息

//以两点触摸为例
ABS_MT_SLOT 0			//上报触摸点对应的SLOT(即触摸点ID)，通过input_mt_slot函数实现
ABS_MT_TRACKING_ID 45	//每个触摸点关联一个ID，修改该ID可进行触摸点的添加、替换或删除，通过input_mt_report_slot_state函数实现
ABS_MT_POSITION_X x[0]	//上报第一个触摸点的X坐标信息，通过input_report_abs函数实现
ABS_MT_POSITION_Y y[0]	//上报第一个触摸点的Y坐标信息，通过input_report_abs函数实现
ABS_MT_SLOT 1			//上报触摸点对应的SLOT(即触摸点ID)，通过input_mt_slot函数实现
ABS_MT_TRACKING_ID 46	//每个触摸点关联一个ID，修改该ID可进行触摸点的添加、替换或删除，通过input_mt_report_slot_state函数实现
ABS_MT_POSITION_X x[1]	//上报第二个触摸点的X坐标信息，通过input_report_abs函数实现
ABS_MT_POSITION_Y y[1]	//上报第二个触摸点的Y坐标信息，通过input_report_abs函数实现
SYN_REPORT				//上报SYN_REPORT事件，通过调用input_sync函数实现

Type B 类型触摸点信息上报实例

static void ili210x_report_events(struct input_dev *input, const struct touchdata *touchdata) { 
        
	int i;
	bool touch;
	unsigned int x, y;
	const struct finger *finger;
	
	for (i = 0; i < MAX_TOUCHES; i++) { 
        
		input_mt_slot(input, i);	//上报 ABS_MT_SLOT 事件
		finger = &touchdata->finger[i];
		touch = touchdata->status & (1 << i);
		//上报ABS_MT_TRACKING_ID事件，即给SLOT关联一个ABS_MT_TRACKING_ID
		input_mt_report_slot_state(input, MT_TOOL_FINGER, touch);
		if (touch) { 
        
			x = finger->x_low | (finger->x_high << 8);
			y = finger->y_low | (finger->y_high << 8);
			input_report_abs(input, ABS_MT_POSITION_X, x);
			input_report_abs(input, ABS_MT_POSITION_Y, y);
		}
	}
	
	input_mt_report_pointer_emulation(input, false);
	/* 每上报完一轮触摸点信息就调用一次input_sync函数，发送SYN_REPORT事件 */
	input_sync(input);
}

Linux 下的多点触摸协议其实就是通过不同的事件来上报触摸点坐标信息，这些事件都是通过内核提供的对应 API 函数实现的，下面介绍一些常见的 API 函数

• input_mt_init_slots 函数：用于初始化 MT 的输入 slots，编写 MT 驱动时须先调用此函数初始化 slots

int input_mt_init_slots(struct input_dev *dev,
						unsigned int num_slots,
						unsigned int flags)
//dev： MT 设备对应的 input_dev，因为 MT 设备隶属于 input_dev
//num_slots：设备要使用的 SLOT 数量，也就是触摸点的数量
//flags： 其他一些 flags 信息，可设置的 flags 如下所示：
#define INPUT_MT_POINTER 0x0001 /* pointer device, e.g. trackpad */
#define INPUT_MT_DIRECT 0x0002 /* direct device, e.g. touchscreen */
#define INPUT_MT_DROP_UNUSED0x0004 /* drop contacts not seen in frame */
#define INPUT_MT_TRACK 0x0008 /* use in-kernel tracking */
#define INPUT_MT_SEMI_MT 0x0010 /* semi-mt device, finger count handled manually */
//返回值： 0，成功；负值，失败

• input_mt_slot 函数：用于 Type B 类型，此函数用于产生 ABS_MT_SLOT 事件，告诉内核当前上报的是哪个触摸点的坐标数据

void input_mt_slot(struct input_dev *dev, int slot)
//dev：MT设备对应的input_dev
//slot：当前发送的是哪个slot的坐标信息，也就是哪个触摸点

• input_mt_report_slot_state 函数：用于 Type B 类型，用于产生ABS_MT_TRACKING_ID 和 ABS_MT_TOOL_TYPE事 件 ， ABS_MT_TRACKING_ID 事 件 给 slot 关 联 一 个 ABS_MT_TRACKING_ID， ABS_MT_TOOL_TYPE 事 件 指 定 触 摸 类 型 （ 是 笔 还 是 手 指 等 ）

void input_mt_report_slot_state(struct input_dev *dev,
								unsigned int tool_type,
								bool active)
//dev：MT设备对应的input_dev
//tool_type：触摸类型，可选择MT_TOOL_FINGER、MT_TOOL_PEN或MT_TOOL_PALM(手掌)，多点电容触摸屏一般都是手指
//active： true表示连续触摸，input子系统内核会自动分配一个ABS_MT_TRACKING_ID给slot
// false表示触摸点抬起，即某个触摸点无效了，input子系统内核会分配一个-1给slot

• input_report_abs 函数：Type A 和 Type B 类型都使用此函数上报触摸点坐标信息

void input_report_abs(struct input_dev *dev,
					  unsigned int code,
					  int value)
//dev：MT设备对应的input_dev
//code：要上报的是什么数据，如设置为ABS_MT_POSITION_X，就表示上报X轴坐标数据
//value：具体的X轴或Y轴坐标数据值

• input_mt_report_pointer_emulation 函数：若追踪到的触摸点数量多于当前上报的数量，驱动程序使用 BTN_TOOL_TAP 事件来通知用户空间当前追踪到的触摸点总数量，然后调用此函数将use_count 参数设置为 false；否则的话将 use_count 参数设置为 true，表示当前的触摸点数量

void input_mt_report_pointer_emulation( struct input_dev *dev,
										bool use_count)
//dev：MT设备对应的input_dev
//use_count：true，有效的触摸点数量；false，追踪到的触摸点数量多于当前上报的数量

多点电容触摸驱动编写框架以及步骤如下：

• I2C 驱动框架：驱动总体采用 I2C 框架，参考框架代码如下所示

/* 设备树匹配表 */
static const struct i2c_device_id xxx_ts_id[] = { 
        
	{ 
         "xxx", 0, },
	{ 
         /* sentinel */ }
};
/* 设备树匹配表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = { 
        
	{ 
         .compatible = "xxx", },
	{ 
         /* sentinel */ }
};
/* i2c 驱动结构体 */
static struct i2c_driver ft5x06_ts_driver = { 
        
	.driver = { 
        
		.owner = THIS_MODULE,
		.name = "edt_ft5x06",
		.of_match_table = of_match_ptr(xxx_of_match),
	},
	.id_table = xxx_ts_id,
	.probe = xxx_ts_probe,
	.remove = xxx_ts_remove,
};
/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void) { 
        
	int ret = 0;
	ret = i2c_add_driver(&xxx_ts_driver);
	return ret;
}
/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void) { 
        
	i2c_del_driver(&ft5x06_ts_driver);
}

module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

• 初始化触摸 IC、中断和 input 子系统：在xxx_ts_probe 函数中完成

static int xxx_ts_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { 
        
	struct input_dev *input;
	/* 1、初始化 I2C */
	......
	/* 2，申请中断， */
	devm_request_threaded_irq(&client->dev, client->irq, NULL,
	xxx_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_ONESHOT, client->name, &xxx);
	......
	/* 3， input 设备申请与初始化 */
	input = devm_input_allocate_device(&client->dev);
	input->name = client->name;
	input->id.bustype = BUS_I2C;
	input->dev.parent = &client->dev;
	......
	/* 4，初始化 input 和 MT */
	__set_bit(EV_ABS, input->evbit);
	__set_bit(BTN_TOUCH, input->keybit);
	input_set_abs_params(input, ABS_X, 0, width, 0, 0);
	input_set_abs_params(input, ABS_Y, 0, height, 0, 0);
	input_set_abs_params(input, ABS_MT_POSITION_X,0, width, 0, 0);
	input_set_abs_params(input, ABS_MT_POSITION_Y,0, height, 0, 0);
	input_mt_init_slots(input, MAX_SUPPORT_POINTS, 0);
	......
	/* 5，注册 input_dev */
	input_register_device(input);
	......
}

使用“ devm_”前缀的函数申请到的资源可以由系统自动释放，不需要我们手动处理

• 上报坐标信息：在中断服务程序中上报读取到的坐标信息

本实验以ATK7016(7 寸 1024*600 分辨率)屏幕所使用的 FT5426 触摸芯片为例，讲解如何编写多点电容触摸驱动，硬件原理图参考Linux裸机开发|电容触摸屏实验一文

• 修改或添加pinctrl节点：FT5426 触摸芯片用到了复位 IO、中断 IO、I2C2 的 SCL 和 SDA共4个 IO

如有默认的 pinctrl_tsc 子节点，则直接添加如下中断引脚信息；若没有则在iomuxc节点下自行创建

pinctrl_tsc: tscgrp { 
        
	fsl,pins = <
		MX6UL_PAD_GPIO1_IO09__GPIO1_IO09 0xF080 /* TSC_INT */
	>;
};

复位引脚是SNVS_TAMPER9，因此在iomuxc_snvs节点下添加复位引脚信息

pinctrl_tsc_reset: tsc_reset { 
        
	fsl,pins = <
		MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER9__GPIO5_IO09 0x10B0
	>;
};

I2C2 的 SCL 和 SDA 属于 I2C2，一般默认已经添加，无需修改

pinctrl_i2c2: i2c2grp { 
        
	fsl,pins = <
		MX6UL_PAD_UART5_TX_DATA__I2C2_SCL 0x4001b8b0
		MX6UL_PAD_UART5_RX_DATA__I2C2_SDA 0x4001b8b0
	>;
};

• 添加子节点：FT5426 触摸 IC 挂载 I2C2 下，因此需要向 I2C2 节点下添加一个子节点，用于描述 FT5426

&i2c2 { 
        
	clock_frequency = <100000>;
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c2>;
	status = "okay";
	/****************************/
	/* 省略掉其他的设备节点 */
	/****************************/
	ft5426: ft5426@38 { 
        		//器件地址为0x38
		compatible = "edt,edt-ft5426";
		reg = <0x38>;	//描述器件地址为0x38
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = < &pinctrl_tsc
					  &pinctrl_tsc_reset >;
		interrupt-parent = <&gpio1>;
		interrupts = <9 0>;
		reset-gpios = <&gpio5 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
		interrupt-gpios = <&gpio1 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
	};
};

• 检查PIN是否冲突：检查pinctrl中设置以及设备节点中指定的引脚有没有被别的外设使用

保存修改后，在kernel主目录下使用“make dtbs”命令编译设备树，使用新的设备树文件启动Llinux系统

新建 ft5x06.c 驱动文件