嵌入式Linux系統(tǒng)中觸摸屏驅(qū)動(dòng)的研究

引言

隨著計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與人們生活緊密結(jié)合。觸摸屏設(shè)備因其友善的人機(jī)交互性，操作方便靈活，輸入速度快，被廣泛的應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域中。嵌入式Linux系統(tǒng)具有開發(fā)源代碼、內(nèi)核穩(wěn)定、可裁減性等特點(diǎn)，吸引著眾多商業(yè)公司和自由軟件開發(fā)者的目光，成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域不可或缺的操作系統(tǒng)之一。觸摸屏是一種輸入設(shè)備，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，不占額外的空間，可靠性高，是最常用的便攜式系統(tǒng)的輸入設(shè)備。特別是電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，透光效果好，工作環(huán)境和外界完全隔離，不怕灰塵和水氣，同時(shí)具有高解析度，高速傳輸反應(yīng)，一次校正，穩(wěn)定性高，不漂移等特點(diǎn)，因而廣泛用于工業(yè)控制領(lǐng)域及在室內(nèi)使用。

1 硬件平臺(tái)

S3C2410是Samsung公司基于ARM 920T核心的一款MCU，集成了眾多的外圍設(shè)備，其中包括4線電阻式觸摸屏控制器、8路模擬輸入通道。在8路A/D轉(zhuǎn)換通道中，A[5]和A[7]作為觸摸屏的X、Y坐標(biāo)的采集通道。S3C2410與4線電阻式觸摸屏連接的電路原理圖見圖1。

在采樣過(guò)程中，只需要通過(guò)讀寫一系列的特殊寄存器，S3C2410的觸摸屏控制器就會(huì)自動(dòng)控制觸摸屏接口打開或關(guān)閉各MOS管，按順序完成觸摸屏X、Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集。

圖1 S3C2410連接4線電阻式觸摸屏電路原理圖

2 Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)介

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口，由一組函數(shù)和一些私有數(shù)據(jù)組成，是應(yīng)用程序和硬件設(shè)備之間的橋梁。在應(yīng)用程序看來(lái)，硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，主要完成以下功能：對(duì)設(shè)備的初始化和釋放；把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件設(shè)備和從硬件設(shè)備讀取數(shù)據(jù)；讀取應(yīng)用程序數(shù)據(jù)傳送給設(shè)備文件和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)；檢測(cè)和處理硬件設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

Linux操作系統(tǒng)的設(shè)備有字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。字符設(shè)備是以單個(gè)字節(jié)為單位進(jìn)行順序讀寫操作，通常不使用緩存技術(shù)，例如鼠標(biāo)、鍵盤等。塊設(shè)備的讀寫都使用緩存技術(shù)來(lái)支持，并且必須能夠進(jìn)行隨機(jī)存取，主要是針對(duì)磁盤等慢速設(shè)備設(shè)計(jì)的。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要基于BSD的Socket機(jī)制，為發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)提供緩存技術(shù)，提供對(duì)多協(xié)議的支持，例如以太網(wǎng)卡等。

3 Linux觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)

在Linux系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一組相關(guān)函數(shù)的集合。它包括設(shè)備服務(wù)子程序和中斷處理程序。設(shè)備服務(wù)子程序包含了所有與設(shè)備相關(guān)的代碼，每個(gè)設(shè)備服務(wù)子程序只處理一種設(shè)備或者緊密相關(guān)的設(shè)備，從設(shè)備無(wú)關(guān)的軟件中接受抽象的命令并執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行一條請(qǐng)求時(shí)，具體操作是根據(jù)控制器對(duì)驅(qū)動(dòng)程序提供的接口，并利用中斷機(jī)制去調(diào)用中斷服務(wù)子程序配合設(shè)備完成這個(gè)請(qǐng)求。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序利用結(jié)構(gòu)file_operations與文件系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，設(shè)備的各種操作的入口函數(shù)放在結(jié)構(gòu)file_operations中，其中包括open()、release()、read()和write()等接口，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)程序的編寫工作。這樣，應(yīng)用程序根本不必考慮操作的是設(shè)備還是普通文件，可一律看作文件處理，具有非常清晰統(tǒng)一的I/O接口。觸摸屏的 file_operations結(jié)構(gòu)定義如下：

static struct file_operations s3c2410_ts_fops = {

owner: THIS_MODULE,

read: s3c2410_ts_read,

poll: s3c2410_ts_poll,

ioctl: s3c2410_ts_ioctl,

open: s3c2410_ts_open,

release: s3c2410_ts_release,

fasync: s3c2410_ts_fasync,};