基于嵌入式Linux系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動(dòng)的開發(fā)

摘要:本文介紹了一個(gè)在嵌入式Linux平臺(tái)上編寫觸摸屏驅(qū)動(dòng)的實(shí)例。本平臺(tái)基于摩托羅拉公司的Powerpc823eCPU芯片，并采用個(gè)性化的Linux2.4.4內(nèi)核作為它的微型操作系統(tǒng)，介紹了如何通過(guò)對(duì)823e的SPI接口的操作實(shí)現(xiàn)與觸摸屏控制芯片ADS7846的通信。本文在構(gòu)造硬件的基礎(chǔ)上說(shuō)明了觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Linux內(nèi)核；PowerPC823e；SPI接口；ADS7846；觸摸屏驅(qū)動(dòng)

引言

觸摸屏因方便靈活、節(jié)省空間、直觀等特點(diǎn)，作為嵌入式系統(tǒng)的輸入設(shè)備越來(lái)越受各種終端產(chǎn)品生廠商的青睞。而linux操作系統(tǒng)因?yàn)橛兄创a公開、便于裁減的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的一大熱門選擇。本文將在構(gòu)造硬件的基礎(chǔ)上，深入的討論如何在linux操作系統(tǒng)里編寫一個(gè)觸摸屏驅(qū)動(dòng)。

SPI接口的簡(jiǎn)介

串行外圍設(shè)備接口SPI總線技術(shù)是摩托羅拉公司推出的一種全雙工、同步串行接口，它提供了功能強(qiáng)大的四線接口（接收線、傳輸線、時(shí)鐘線和從片選線）。

SPI的從設(shè)備和主設(shè)備共用一個(gè)時(shí)鐘線，而時(shí)鐘始終是從主設(shè)備里發(fā)送出來(lái)的。當(dāng)823e是主模式的時(shí)候，片選信號(hào)線就停用，如果是從模式的話，它的從片選線低電平使能。在本例中，823e是主設(shè)備，所以我們另外選用了一個(gè)823e的GPIO（通用輸入輸出口）作為從設(shè)備的片選信號(hào)。大多數(shù)同步串行式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器都很容易與這種接口連接,其硬件功能很強(qiáng)，所以，與SPI有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡(jiǎn)單，使CPU有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。

觸摸屏的硬件

觸摸屏輸入系統(tǒng)由觸摸屏、觸摸屏控制芯片和數(shù)據(jù)處理器三部分組成。觸摸屏按其技術(shù)原理可分為五類：矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波式，其中電阻式觸摸屏在嵌入式系統(tǒng)中用的較多。

我們選用的觸摸屏是AMD公司的電阻式觸摸屏AMT9502。觸摸屏控制芯片是TI公司的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS7846。該芯片支持SPI通信協(xié)議，所以我們就用823e的SPI接口與ADS7846芯片通信，從觸摸屏得到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后輸入作為數(shù)據(jù)處理器的823e。

軟件程序

823e通過(guò)SPI接口與觸摸屏控制器通信，所以對(duì)觸摸屏的控制就是對(duì)SPI接口的操作。完成SPI接口驅(qū)動(dòng)的編寫之后，就能夠與觸摸屏控制器建立通信。在linux內(nèi)核運(yùn)行完畢之后，SPI接口要打開，并且已經(jīng)分配了一部分內(nèi)存供它使用。同時(shí)，SPI的中斷程序已經(jīng)加入等待隊(duì)列，一旦SPI接口有中斷，SPI的中斷服務(wù)程序就被喚醒，開始運(yùn)行。這部分的工作是在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行的初始化函數(shù)來(lái)完成的。下面將結(jié)合源代碼來(lái)討論初始化函數(shù)的編寫，其中，就兩點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)討論。

microcode的使用

因?yàn)镾CCx的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)空間和SPI的參數(shù)空間有沖突，如果要在使用SCCx作為網(wǎng)口的同時(shí)還使用SPI驅(qū)動(dòng)的話，就要裝載microcode，然后重新定位SPI的參數(shù)空間。而micropatch就是裝載microcode的一個(gè)文件，這個(gè)文件里的microcode可以到motorola的官方網(wǎng)站上去下載。

CPM包括一部分雙向RAM口，稱為參數(shù)RAM，它包括USB、SCC、SMC、SPI、I2C和IDMA信道操作。其中，SPI和I2C參數(shù)區(qū)域可以被重新定位到另外的32位的參數(shù)區(qū)域。仔細(xì)閱讀完下面的代碼，就可以很好的理解這個(gè)過(guò)程是如何操作的了：

spi=(spi_t*)cp->cp_dparam[PROFF_SPI];

printk(thespiaddris%pn,spi);

if((reloc=spi->spi_rpbase))

{

spi=(spi_t*)cp->cp_dpmem[spi->spi_rpbase];

printk(MICROCODERELOCATIONPATCHn);

}

上面這一端代碼的作用是：首先查詢是否已經(jīng)使用了microcode，然后取得重新定位后的指針（裝載microcode和重新定位的操作在microcode.c里完成）。

RAM里的SPI描述符

有關(guān)SPI接口的描述符保存在緩沖區(qū)里，緩沖區(qū)的地址由雙向RAM里SPI緩沖區(qū)描述符指定。要發(fā)送的數(shù)據(jù)在發(fā)送緩沖區(qū)里，接收的數(shù)據(jù)將被存到發(fā)送緩沖區(qū)里。緩沖區(qū)描述符環(huán)路組成一個(gè)環(huán)路，幫助逐步傳輸（接收）想要發(fā)送（接收）的數(shù)據(jù)。正是由于這些緩沖區(qū)描述符，通信處理模塊才能夠完成通信，并且說(shuō)明并處理錯(cuò)誤。

可以通過(guò)一段代碼來(lái)看上面示意圖的過(guò)程是如何在初始化函數(shù)里實(shí)現(xiàn)的：

spi->spi_rbase=r_rbase=dp_addr;

spi->spi_tbase=r_tbase=dp_addr+sizeof(cbd_t);

/*把RXBDRING的地址寫入POINTERTOSPIRXRING

把TXBDRINT的地址寫入POINTERTOSPITXRING*/

spi->spi_rbptr=spi->spi_rbase;

spi->spi_tbptr=spi->spi_tbase;

/*以上的兩句代碼必須得寫，否則的話就會(huì)在讀寫氖焙蛩闌?/

tbdf=(cbd_t*)cp->cp_dpmem[r_tbase];

rbdf=(cbd_t*)cp->cp_dpmem[r_rbase];

/*從這句代碼里可以看出，RXBDRING的地址是在雙向RAM里*/

tbdf->cbd_sc=~BD_SC_READY;

rbdf->cbd_sc=~BD_SC_EMPTY;

/*設(shè)置RING的狀態(tài)，發(fā)送的RING設(shè)置成非準(zhǔn)備發(fā)送狀態(tài)，

接受的RING設(shè)置成非準(zhǔn)備接受狀態(tài)*/

rxbuffer=m8xx_cpm_hostalloc(2);

txbuffer=m8xx_cpm_hostalloc(2);/*得到兩個(gè)空間*/

tbdf->cbd_bufaddr=__pa(txbuffer);

rbdf->cbd_bufaddr=__pa(rxbuffer);

/*內(nèi)存映射；并把DATAPOINTER設(shè)置成RXDATABUFFER的地址*/

以上的代碼是初始化函數(shù)里完成的，一旦初始化函數(shù)正確運(yùn)作，就可以采取正確的步驟進(jìn)行SPI口通信了。以上初始化完之后，要調(diào)用cpm_install_handler函數(shù)，該函數(shù)的作用是把中斷函數(shù)注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核，一旦SPI口產(chǎn)生硬件中斷，就調(diào)用中斷函數(shù)，中斷函數(shù)的編寫可以依據(jù)不同系統(tǒng)的不同需要，在本例中，我們使得一旦調(diào)用中斷函數(shù)，就讀取SPI接收到的數(shù)據(jù)。

接下來(lái)以如何發(fā)送數(shù)據(jù)為例，分析如何操作SPI口通信。

發(fā)送數(shù)據(jù)的步驟

在此例中，設(shè)SPI接口為主模式。為了開始數(shù)據(jù)傳送過(guò)程，內(nèi)核把要傳送的數(shù)據(jù)寫到一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后配置緩沖區(qū)描述符，以達(dá)到傳送的目的。以下給出發(fā)送數(shù)據(jù)的一段代碼，通過(guò)代碼解釋傳輸?shù)倪^(guò)程。

memset((void*)txbuffer,0,2);/*清空buffer*/

tbdf->cbd_sc=BD_SC_READY|BD_SC_LAST|BD_SC_WRAP;

tbdf->cbd_datlen=2;

/*設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)的狀態(tài)控制寄存器的值和發(fā)送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)*/

rbdf->cbd_sc=BD_SC_EMPTY|BD_SC_WRAP;

rbdf->cbd_datlen=0;

/*由于并不打算接受數(shù)據(jù)，所以個(gè)數(shù)為0*/

cp->cp_spmode=0x777f;

cp->cp_spie=0xff；

cp->cp_spim=0x37;

/*設(shè)置SPI接口寄存器的值，以便發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè)置SPI接口的

主或從模式必須在發(fā)送函數(shù)里設(shè)置，否則的話，不能發(fā)送數(shù)據(jù)*/

cp->cp_spcom|=0x80;/*開始發(fā)送數(shù)據(jù)*/

udelay(1000);/*必須得等待，否則的話不能正確讀到緩沖區(qū)狀態(tài)控制寄存器的值*/

if((tbdf->cbd_sc0x8000))

printk(spiwriteerror!);

memset((void*)rxbuffer,0,2);

數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，最重要的是時(shí)序，正確的時(shí)序要通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)才能得到。圖3是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到的邏輯圖（安捷倫公司的1672G邏輯分析儀測(cè)試結(jié)果）。其中，CS是片選信號(hào)，CK是時(shí)鐘信號(hào)，DO是823e發(fā)送的數(shù)據(jù)。可以使用邏輯分析儀來(lái)閱讀得到的數(shù)據(jù)是否和設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)一致。正確的通信必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試才能夠取得。

對(duì)ADS7846的操作

根據(jù)ADS7846的使用手冊(cè)，驅(qū)動(dòng)程序必須在初始化的時(shí)候與ADS7846建立通信。所以，823e首先要向ADS7846發(fā)送命令，得到ADS7846的回復(fù)后建立通信。驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用SPI的讀寫函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)ADS7846的操作。