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android 电容屏（三）：驱动调试之驱动程序分析篇

2013年10月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 15529字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

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。

[cpp]
view plaincopy
  1. static struct i2c_board_info i2c_devs5[] __initdata = {  
  2. #if CONFIG_TOUCHSCREEN_GT8105  
  3.           {  
  4.                     I2C_BOARD_INFO("Goodix-TS", (0xaa>>1)),  
  5.                     .irq = IRQ_EINT(5),  
  6.           }  
  7. #endif  
  8. };  

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

[cpp]
view plaincopy
  1. #define          RESETPIN_CFG          s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(4), S3C_GPIO_OUTPUT)  
  2. #define          RESETPIN_SET0           gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),0)  
  3. #define          RESETPIN_SET1          gpio_direction_output(EXYNOS4_GPB(4),1)  
  4. static void goodix_reset(void)  
  5. {  
  6.           int err;  
  7.           err = gpio_request(EXYNOS4_GPB(4), "GPX1");  
  8.           if (err)  
  9.           printk(KERN_ERR "#### failed to request GPB_4 ####\n");  
  10.           RESETPIN_CFG; //配置管脚功能  
  11.           RESETPIN_SET0;//管脚拉低  
  12.           mdelay(20); //延时  
  13.           RESETPIN_SET1;//管脚拉高  
  14.           mdelay(60);  
  15.           gpio_free(EXYNOS4_GPB(4));  
  16. }  

五、中断配置

在：linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中

[cpp]
view plaincopy
  1. #define INT_PORT EXYNOS4_GPX0(5)  
  2. #ifdef INT_PORT  
  3.           #define TS_INT                     IRQ_EINT(5)//中断引脚，中断号            
  4.           #define INT_CFG           S3C_GPIO_SFN(0x0F)                                                    
  5. #else  
  6.    
  7. 在：linux3.0/drivers/input/touchscreen/goodix_touch.h中 中断申请  
  8. #ifdef INT_PORT  
  9.           client->irq=TS_INT;  
  10.           if (client->irq)   
  11.           {  
  12.              ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,client->name, ts);  
  13. #endif  

 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。

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

[cpp]
view plaincopy
  1. static int goodix_ts_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)  
  2. {  
  3.           struct goodix_ts_data *ts;  
  4.           …………  
  5.           // 1,分配触摸屏结构内核空间；  
  6.           ts = kzalloc(sizeof(*ts), GFP_KERNEL);   
  7.           …………  
  8.           // 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；  
  9.           INIT_WORK(&ts->work, goodix_ts_work_func);   
  10.           …………  
  11.           // 3, 触摸芯片初始化；  
  12.           for(retry=0; retry<3; retry++)  
  13.           {  
  14.                     ret=goodix_init_panel(ts);  
  15.           …………  
  16.           }  
  17.           //4、触摸屏复位，拉高；  
  18.           goodix_reset();                       
  19. #ifdef INT_PORT  
  20.           // 5,中断申请，TS_INT就是我们所设定的中断脚；  
  21.           client->irq=TS_INT;                                                              
  22.                     ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,  
  23.                               client->name, ts);  
  24.           ………………  
  25. #endif  
  26.    
  27.           // 6、分配input驱动内核空间；  
  28.           ts->input_dev = input_allocate_device();   
  29.   // 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；  
  30.           ts->input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_SYN) | BIT_MASK(EV_KEY) | BIT_MASK(EV_ABS) ;  
  31.           ts->input_dev->keybit[BIT_WORD(BTN_TOUCH)] = BIT_MASK(BTN_TOUCH);  
  32.           ts->input_dev->absbit[0] = BIT(ABS_X) | BIT(ABS_Y) | BIT(ABS_PRESSURE);                                                             // absolute coor (x,y)  
  33. #ifdef HAVE_TOUCH_KEY  
  34.           for(retry = 0; retry < MAX_KEY_NUM; retry++)  
  35.           {  
  36.                     input_set_capability(ts->input_dev,EV_KEY,touch_key_array[retry]);            
  37.           }  
  38. #endif  
  39.    
  40.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_X, 0, ts->abs_x_max, 0, 0);  
  41.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_Y, 0, ts->abs_y_max, 0, 0);  
  42.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_PRESSURE, 0, 255, 0, 0);  
  43.           //8、这部分针对触摸屏参数设定；  
  44. #ifdef GOODIX_MULTI_TOUCH  
  45.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);  
  46.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0, 255, 0, 0);  
  47.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, ts->abs_x_max, 0, 0);  
  48.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, ts->abs_y_max, 0, 0);  
  49.           input_set_abs_params(ts->input_dev, ABS_MT_TRACKING_ID, 0, ts->max_touch_num, 0, 0);  
  50. #endif            
  51.           //9、触摸屏版本信息设定；  
  52.           sprintf(ts->phys, "input/ts");  
  53.           ts->input_dev->name = goodix_ts_name;  
  54.           ts->input_dev->phys = ts->phys;  
  55.           ts->input_dev->id.bustype = BUS_I2C;  
  56.           ts->input_dev->id.vendor = 0xDEAD;  
  57.           ts->input_dev->id.product = 0xBEEF;  
  58.           ts->input_dev->id.version = 10427;          //screen firmware version  
  59.           //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；  
  60.           ret = input_register_device(ts->input_dev);   
  61.           ………………  
  62.           // 11,对睡眠唤醒操作；  
  63. #ifdef CONFIG_HAS_EARLYSUSPEND   
  64.           ts->early_suspend.level = EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN + 1;  
  65.           ts->early_suspend.suspend = goodix_ts_early_suspend;  
  66.           ts->early_suspend.resume = goodix_ts_late_resume;  
  67.           register_early_suspend(&ts->early_suspend);  
  68. #endif  
  69. ………………  
  70. }  

（1）、分配触摸屏结构内核空间；

[cpp]
view plaincopy
  1. struct goodix_ts_data {  
  2.           uint16_t addr;  
  3.           uint8_t bad_data;  
  4.           struct i2c_client *client;  
  5.           struct input_dev *input_dev;  
  6.           int use_reset;                    //use RESET flag  
  7.           int use_irq;                    //use EINT flag  
  8.           int read_mode;                    //read moudle mode,20110221 by andrew  
  9.           struct hrtimer timer;  
  10.           struct work_struct work;  
  11.           char phys[32];  
  12.           int retry;  
  13.           struct early_suspend early_suspend;  
  14.           int (*power)(struct goodix_ts_data * ts, int on);  
  15.           uint16_t abs_x_max;  
  16.           uint16_t abs_y_max;  
  17.           uint8_t max_touch_num;  
  18.           uint8_t int_trigger_type;  
  19.           uint8_t green_wake_mode;  
  20. };  

（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。

[cpp]
view plaincopy
  1. uint8_t cfg_info_group1[] =   
  2.           {           
  3.              0x65,0x00,0x25,0x80,0x19,0x00,0x00,0x2C,0x11,0x11,0x32,0x02,0x08,0x10,0x20,0x00,  
  4.              0x00,0x88,0x88,0x88,0x03,0x13,0x32,0x64,0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,  
  5.              0x08,0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0xFF,0x0D,0x0E,0x0F,0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,  
  6.              0x17,0x18,0x19,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  7.              0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  8.              0x00,0x00,0x00,0x00  
  9.           };  

（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；

[cpp]
view plaincopy
  1. 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；

[cpp]
view plaincopy
  1. cat /proc/bus/input/devices时可以看到下面信息（这个是pixcir的触摸屏）  
  2. I: Bus=0018 Vendor=0000 Product=0000 Version=0000  
  3. N: Name="pixcir-ts"  
  4. P: Phys=  
  5. S: Sysfs=/devices/platform/s3c2440-i2c.5/i2c-5/5-005c/input/input3  
  6. U: Uniq=  
  7. H: Handlers=kbd event3   
  8. B: PROP=0  
  9. B: EV=b  
  10. B: KEY=400 0 0 0 0 1000 40000800 0 0 0 0  
  11. 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；

[cpp]
view plaincopy
  1.        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

[cpp]
view plaincopy
  1.                  ret = request_irq(client->irq, goodix_ts_irq_handler , IRQ_TYPE_EDGE_RISING|IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,  
  2.                               client->name, ts);  
  3. 第一个参数： 中断号，client->irq，client->irq=TS_INT;  
  4. #define TS_INT                     IRQ_EINT(5)对应到我们要申请的中断；  
  5. 第二个参数：中断执行函数，goodix_ts_irq_handler ；  
  6. 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  
  7. IRQ_TYPE_EDGE_RISING,  
  8. IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,  
  9. IRQ_TYPE_LEVEL_LOW,  
  10. IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH  
  11. 第四个参数：  
  12. 第五个参数：  

（2）、中断处理函数 goodix_ts_irq_handler

[cpp]
view plaincopy
  1. static irqreturn_t goodix_ts_irq_handler(int irq, void *dev_id)  
  2. {  
  3.           struct goodix_ts_data *ts = dev_id;  
  4.           queue_work(goodix_wq, &ts->work);  
  5.           return IRQ_HANDLED;  
  6. }  

看下queue_work()这个函数中的两个参数：

a、goodix_wq

[cpp]
view plaincopy
  1. 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：

[cpp]
view plaincopy
  1. 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。

[cpp]
view plaincopy
  1. static void goodix_ts_work_func(struct work_struct *work)  
  2. {            
  3.           int ret=-1;  
  4.           int tmp = 0;  
  5.           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)  
  6.           uint8_t check_sum = 0;  
  7.           uint16_t finger_current = 0;  
  8.           uint16_t finger_bit = 0;  
  9.           unsigned int count = 0, point_count = 0;  
  10.           unsigned int position = 0;            
  11.           uint8_t track_id[MAX_FINGER_NUM] = {0};  
  12.           unsigned int input_x = 0;  
  13.           unsigned int input_y = 0;  
  14.           unsigned int input_w = 0;  
  15.           unsigned char index = 0;  
  16.           unsigned char touch_num = 0;  
  17.              
  18.           struct goodix_ts_data *ts = container_of(work, struct goodix_ts_data, work);  
  19.    
  20.    
  21.           if(g_enter_isp)return;  
  22.    
  23.           COORDINATE_POLL:  
  24.           if((ts->int_trigger_type> 1)&& (gpio_get_value(INT_PORT) != (ts->int_trigger_type&0x01)))  
  25.           {  
  26.                     goto NO_ACTION;  
  27.           }                      
  28.    
  29.           if( tmp > 9) {  
  30.                        
  31.                     dev_info(&(ts->client->dev), "I2C transfer error,touchscreen stop working.\n");  
  32.                     goto XFER_ERROR ;  
  33.           }  
  34.              
  35.           if(ts->bad_data)            
  36.                     msleep(20);  
  37.              
  38.           point_data[0] = READ_COOR_ADDR;                    //read coor address  
  39.           //1、读取触摸屏值，手指数、坐标值等；  
  40.           ret=i2c_read_bytes(ts->client, point_data, ((1-READ_COOR_ADDR)+1+2+5*ts->max_touch_num+1));  
  41.           …………  
  42.           //2、判断是否有手指按下；  
  43.           finger_current = (point_data[3 - READ_COOR_ADDR]<<8) + point_data[2 – READ_COOR_ADDR];  
  44.              
  45.           if(finger_current)//3、如果有手指按下  
  46.           {            
  47.                     point_count = 0, finger_bit = finger_current;  
  48.                     //3，循环判断有多少手指按下；  
  49.                     for(count = 0; (finger_bit != 0) && (count < ts->max_touch_num); count++)//cal how many point touch currntly  
  50.                     {  
  51.                               if(finger_bit & 0x01)  
  52.                               {  
  53.                                         track_id[point_count] = count;  
  54.                                         point_count++;  
  55.                               }  
  56.                               finger_bit >>= 1;  
  57.                     }  
  58.                     //4、把按下手指数赋给touch_num；  
  59.                     touch_num = point_count;  
  60.                     //5、计算坐标值；  
  61.                     check_sum = point_data[2 - READ_COOR_ADDR] + point_data[3 - READ_COOR_ADDR];                               //cal coor checksum  
  62.                     count = 4 - READ_COOR_ADDR;  
  63.                     for(point_count *= 5; point_count > 0; point_count--)  
  64.                               check_sum += point_data[count++];  
  65.                     check_sum += point_data[count];  
  66.                     if(check_sum != 0)                              //checksum verify error  
  67.                     {  
  68.                               printk("coor checksum error!\n");  
  69.                               if(ts->int_trigger_type> 1)  
  70.                                         goto COORDINATE_POLL;  
  71.                               else            
  72.                                         goto XFER_ERROR;  
  73.                     }  
  74.           }  
  75.           //6、读取值坐标值上报；  
  76.           if(touch_num)  
  77.           {  
  78.                     //7、touch_num为按下手指个数，依次循环读取；  
  79.                     for(index=0; index<touch_num; index++)  
  80.                     {  
  81.                               position = 4 - READ_COOR_ADDR + 5*index;  
  82.                               //8、读出X的值；  
  83.                               input_x = (unsigned int) (point_data[position]<<8) + (unsigned int)( point_data[position+1]);  
  84.                               //9、读出Y的值；  
  85.                               input_y = (unsigned int)(point_data[position+2]<<8) + (unsigned int) (point_data[position+3]);  
  86.                               input_w =(unsigned int) (point_data[position+4]);                      
  87.                               //10、如果读出值超出范围，退出；  
  88.                               if((input_x > ts->abs_x_max)||(input_y > ts->abs_y_max))  
  89.                               continue;  
  90.                               //11、下面的函数依次上报坐标， input_mt_sync单点同步  
  91.                               input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_X, input_x);  
  92.                               input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, input_y);                                
  93.                               input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, input_w);  
  94.                               input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, input_w);  
  95.                               input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TRACKING_ID, track_id[index]);  
  96.                               input_mt_sync(ts->input_dev);  
  97.                     }  
  98.           }  
  99.           //12、没有触摸时，初始值为0；  
  100.           else  
  101.           {  
  102.                     input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_TOUCH_MAJOR, 0);  
  103.                     input_report_abs(ts->input_dev, ABS_MT_WIDTH_MAJOR, 0);  
  104.                     input_mt_sync(ts->input_dev);  
  105.           }  
  106.           //13、同步多点值；  
  107.           input_sync(ts->input_dev);  
  108.    
  109.           if(ts->int_trigger_type> 1)  
  110.           {  
  111.                     msleep(POLL_TIME);  
  112.                     goto COORDINATE_POLL;  
  113.           }  
  114.           goto END_WORK_FUNC;  
  115.    
  116.           NO_ACTION:            
  117.           END_WORK_FUNC:  
  118.           XFER_ERROR:  
  119.                        
  120.           return;  
  121. }  

                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

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