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          基于MeeGo的電容式觸摸屏驅(qū)動設(shè)計(jì)方案

          作者: 時(shí)間:2012-11-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            引言

            隨著人們對操控要求的不斷提高,市場上出現(xiàn)了越來越多的高端手機(jī)、平板電腦,這些產(chǎn)品共同的特點(diǎn)就是給人們提供了非常便利的操控方式,尤其是電容的使用,它能很好地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控功能。多點(diǎn)觸控技術(shù)是當(dāng)今炙手可熱的技術(shù),它讓人們的生活方式得到了前所未有的改變。電容已經(jīng)成為高端手機(jī)的標(biāo)配,如蘋果的iPhone以及HTC Motorola的一些高端手機(jī),雖然目前電容屏的價(jià)格較貴,但隨著工藝的提高,其價(jià)格必定會下降,再加上其給用戶帶來的豐富體驗(yàn),電容的使用必將越來越廣泛。是Intel和Nokia公司合作開發(fā)的開源操作系統(tǒng),基于Linux內(nèi)核,其良好的開源性為驅(qū)動程序的開發(fā)提供了很好的基礎(chǔ)條件。本設(shè)計(jì)在1.1版本下,并基于Linux 2.6.35內(nèi)核來討論實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動開發(fā)技術(shù)。

            1 電容觸摸屏原理

            觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)工作的,分為表面和投射電容式,前者不能識別多點(diǎn),后者可以識別多點(diǎn),因此設(shè)計(jì)采用投射電容式觸摸屏。投射電容式觸摸屏是傳感器利用觸摸屏電極發(fā)射出靜電場線而工作的,分為交互電容和自我電容。設(shè)計(jì)采用的是交互電容式觸摸屏。它是在玻璃表面用ITO(氧化銦錫)制作橫向與縱向的電極,兩組電極交叉之處將會形成電容,即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極。

            當(dāng)電容屏被手指觸摸時(shí),手指就會吸收一個很小的電流,從而改變了觸摸點(diǎn)附近電極之間的藕合,這就會改變這兩個電極之間的電容量。檢測投射式電容屏大小時(shí),橫向的電極依次發(fā)射信號,縱向的所有電極同時(shí)接收信號,這樣就能得到兩電極交匯點(diǎn)的電容值大小,也就是整個觸摸屏平面的電容大小。可以據(jù)此算出每一個觸摸點(diǎn)的坐標(biāo),圖1為投射式電容屏的等效電路示意圖。

          基于MeeGo的電容式觸摸屏驅(qū)動設(shè)計(jì)方案

            2 Linux輸入子系統(tǒng)

            Linux輸入子系統(tǒng)(以下簡稱輸入子系統(tǒng))是基于內(nèi)核對象kobject實(shí)現(xiàn)的,應(yīng)用于Linux 2.6.35內(nèi)核中。憑借該機(jī)制內(nèi)核通過輸入子系統(tǒng)向用戶空間輸出設(shè)備的各類消息,方便了對設(shè)備的管理。輸入子系統(tǒng)由系統(tǒng)核心層、驅(qū)動層和事件處理層三部分組成。一個輸入事件如鼠標(biāo)移動、鍵盤按鍵按下等操作通過驅(qū)動層、系統(tǒng)核心層、事件處理層到達(dá)用戶空間,傳給應(yīng)用程序。

            這樣在設(shè)計(jì)驅(qū)動程序時(shí)只需要考慮驅(qū)動層的實(shí)現(xiàn)就可以了,減少了工作量,降低了設(shè)計(jì)難度。另外基于子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高了驅(qū)動程序的可移植性和可適應(yīng)性,因?yàn)榛谧酉到y(tǒng)的驅(qū)動程序設(shè)計(jì)不用考慮向上層報(bào)告輸入設(shè)備的接口沒計(jì),此工作由輸入子系統(tǒng)來完成,而輸入子系統(tǒng)對上層的接口具有通用性,可以使驅(qū)動程序的使用范圍得到擴(kuò)展。圖2是Linux輸入子系統(tǒng)的框架圖。

          基于MeeGo的電容式觸摸屏驅(qū)動設(shè)計(jì)方案

            3 觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

            3.1 觸摸屏驅(qū)動工作原理

            本設(shè)計(jì)重在提出觸摸屏驅(qū)動的整體設(shè)計(jì)方案,該設(shè)計(jì)流程也適用于其他觸摸屏驅(qū)動設(shè)計(jì)開發(fā)。此設(shè)計(jì)可以采用SPI總線作為觸摸屏和處理器的接口,硬件連接示意圖如圖3所示。TOUCH SCREEN是電容式觸摸屏,可采用FT5201電容式全屏觸摸芯片,INT是中斷引腳,當(dāng)觸摸屏被觸摸時(shí),通過INT引腳觸發(fā)中斷處理程序,CPU可采用Intel公司的Atom D510處理器。

          基于MeeGo的電容式觸摸屏驅(qū)動設(shè)計(jì)方案

            SPI總線是一種高速的、全雙工、同步的通信總線,以主從方式工作,有4根線分別是SDI(數(shù)據(jù)輸入)、SDO(數(shù)據(jù)輸出)、CLK(時(shí)鐘)、CS(片選)。SPI總線為了與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,其輸出串行同步時(shí)鐘相位和極性可以根據(jù)外設(shè)工作要求進(jìn)行配置。時(shí)鐘相位(CPHA)能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0,在串行同步時(shí)鐘的第一個跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣;如果CPHA=1,在串行同步時(shí)鐘的第二個跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣。時(shí)鐘極性(CPOL)對傳輸協(xié)議沒有重大的影響,如果CPOL=0,串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平;如果CPOL=1,串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。

            3.2 驅(qū)動程序軟件設(shè)計(jì)

            依托Linux輸入子系統(tǒng)架構(gòu),驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)需要完成以下工作。

           ?。?)分配、注冊、注銷input設(shè)備

            各個接口函數(shù)如下:

            ◆分配函數(shù)為struct input_dev*input_allocate_device(void);

            ◆注冊函數(shù)為int input_register_device(struct input_dev*devr);

            ◆注銷函數(shù)為void input_unregister_device(struct input_dev*dev)。

            (2)設(shè)置input設(shè)備支持的事件類型

            通過set_bit()告訴所支持的事件類型,觸摸屏的事件類型代碼為EV_ABS(0x03)。

            (3)電容觸摸屏參數(shù)設(shè)置

            由input_set_abs_params()函數(shù)完成,代碼如下:

            input_set_abs_params(input,ABS_X,0,960,0,0);

            //屏幕分辨率為960×640

            Input_set_abs_params(input,ABS_Y,0.640,0,0);

            //X坐標(biāo)范圍0~960

            Input_set_abs_params(input,ABS_MAJOR,0,255,0,0);

            //Y坐標(biāo)范圍0~640

           ?。?)上報(bào)輸入事件

            觸摸屏被觸摸感應(yīng)時(shí),通過input_report_abs()函數(shù)上報(bào)發(fā)生的事件及坐標(biāo)值。

            3.3 驅(qū)動設(shè)計(jì)的主要函數(shù)

           ?。?)void spi_init()函數(shù)

            在該函數(shù)中通過spi_register_driver(strcut spi_driver*drv)來注冊觸摸屏SPI接口。

            (2)Touch_probe()函數(shù)

            在這個函數(shù)中,會對SPI總線的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置,并注冊open()和close()函數(shù)。調(diào)用input_dev*input_allocate_device(void)進(jìn)行輸入設(shè)備分配;調(diào)用set_bit(EV_ABS,input_evbit)來設(shè)置觸摸屏事件;調(diào)用input_set_params()設(shè)置坐標(biāo)范圍及接觸點(diǎn)主軸長度范圍;最后調(diào)用input_register_device(struct input_dev*dev)把觸摸屏注冊為輸入子系統(tǒng)設(shè)備。

           ?。?)觸摸屏中斷注冊及中斷處理函數(shù)

            request_irq(TOUCH IRQ,Touch interrupt,0,"touch",NULL)為中斷函數(shù)注冊,其中Touch_interrupt是中斷處理函數(shù)。當(dāng)觸摸屏有感應(yīng)時(shí)將拉低INT引腳,此時(shí)便觸發(fā)中斷處理函數(shù)Touch_interrupt.該中斷函數(shù)調(diào)用intput_report_abs()將采集到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)上報(bào)給輸入子系統(tǒng),當(dāng)為單點(diǎn)觸摸時(shí),上報(bào)該觸點(diǎn);當(dāng)為多點(diǎn)觸摸時(shí),依次將每個點(diǎn)的坐標(biāo)上報(bào)。這里為了消除抖動帶來的誤操作,在中斷處理程序中啟用了一個定時(shí)器init_timer(),進(jìn)入中斷后將延時(shí)5 ms,然后才對數(shù)據(jù)讀取。

            3.4 數(shù)據(jù)的處理

            電容式觸摸屏支持多點(diǎn)識別,所以必須要處理好多點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集,為此將采集到的數(shù)據(jù)放到事先分配好的緩存read_data[]中。該緩存存有觸點(diǎn)的個數(shù)以及各個觸點(diǎn)的坐標(biāo)值,為了保證每一點(diǎn)的準(zhǔn)確性和完整性,需要用內(nèi)核函數(shù)input_mt_sync()進(jìn)行同步。具體的讀取代碼如下:

            結(jié)語

            多點(diǎn)觸控技術(shù)的使用將成為這個時(shí)代的標(biāo)志。本文基于MecGo平臺,對電容屏的原理及驅(qū)動開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論,并

          電容式觸摸屏相關(guān)文章:電容式觸摸屏原理

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          關(guān)鍵詞: MeeGo 電容式 觸摸屏

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