基于嵌入式Linux系統的觸摸屏驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)

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

關(guān)鍵詞：Linux內核；PowerPC823e；SPI接口；ADS7846；觸摸屏驅動(dòng)

引言

觸摸屏因方便靈活、節省空間、直觀(guān)等特點(diǎn)，作為嵌入式系統的輸入設備越來(lái)越受各種終端產(chǎn)品生廠(chǎng)商的青睞。而linux操作系統因為有著(zhù)源代碼公開(kāi)、便于裁減的優(yōu)點(diǎn)，是當前嵌入式系統的一大熱門(mén)選擇。本文將在構造硬件的基礎上，深入的討論如何在linux操作系統里編寫(xiě)一個(gè)觸摸屏驅動(dòng)。

SPI接口的簡(jiǎn)介

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

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

觸摸屏的硬件

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

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公司的模數轉換芯片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經(jīng)過(guò)模數轉換器后輸入作為數據處理器的823e。

軟件程序

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

microcode的使用

因為SCCx的網(wǎng)絡(luò )參數空間和SPI的參數空間有沖突，如果要在使用SCCx作為網(wǎng)口的同時(shí)還使用SPI驅動(dòng)的話(huà)，就要裝載microcode，然后重新定位SPI的參數空間。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(chēng)為參數RAM，它包括USB、SCC、SMC、SPI、I2C和IDMA信道操作。其中，SPI和I2C參數區域可以被重新定位到另外的32位的參數區域。仔細閱讀完下面的代碼，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(xún)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里，緩沖區的地址由雙向RAM里SPI緩沖區描述符指定。要發(fā)送的數據在發(fā)送緩沖區里，接收的數據將被存到發(fā)送緩沖區里。緩沖區描述符環(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）的數據。正是由于這些緩沖區描述符，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里實(shí)現的：

spi->spi_rbase=r_rbase=dp_addr;

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

/*把RXBDRING的地址寫(xiě)入POINTERTOSPIRXRING

把TXBDRINT的地址寫(xiě)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(xiě)，否則的話(huà)就會(huì )在讀寫(xiě)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;

/*設置RING的狀態(tài)，發(fā)送的RING設置成非準備發(fā)送狀態(tài)，

接受的RING設置成非準備接受狀態(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);

/*內存映射；并把DATAPOINTER設置成RXDATABUFFER的地址*/

以上的代碼是初始化函數里完成的，一旦初始化函數正確運作，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，要調用cpm_install_handler函數，該函數的作用是把中斷函數注冊進(jìn)內核，一旦SPI口產(chǎn)生硬件中斷，就調用中斷函數，中斷函數的編寫(xiě)可以依據不同系統的不同需要，在本例中，我們使得一旦調用中斷函數，就讀取SPI接收到的數據。

接下來(lái)以如何發(fā)送數據為例，分析如何操作SPI口通信。

發(fā)送數據的步驟

在此例中，設SPI接口為主模式。為了開(kāi)始數據傳送過(guò)程，內核把要傳送的數據寫(xiě)到一個(gè)數據緩沖區，然后配置緩沖區描述符，以達到傳送的目的。以下給出發(fā)送數據的一段代碼，通過(guò)代碼解釋傳輸的過(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;

/*設置發(fā)送緩沖區的狀態(tài)控制寄存器的值和發(fā)送數據的個(gè)數*/

rbdf->cbd_sc=BD_SC_EMPTY|BD_SC_WRAP;

rbdf->cbd_datlen=0;

/*由于并不打算接受數據，所以個(gè)數為0*/

cp->cp_spmode=0x777f;

cp->cp_spie=0xff；

cp->cp_spim=0x37;

/*設置SPI接口寄存器的值，以便發(fā)送數據，設置SPI接口的

主或從模式必須在發(fā)送函數里設置，否則的話(huà)，不能發(fā)送數據*/

cp->cp_spcom|=0x80;/*開(kāi)始發(fā)送數據*/

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

if((tbdf->cbd_sc0x8000))

printk(spiwriteerror!);

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

數據通信過(guò)程中，最重要的是時(shí)序，正確的時(shí)序要通過(guò)反復的實(shí)驗才能得到。圖3是在實(shí)驗過(guò)程中得到的邏輯圖（安捷倫公司的1672G邏輯分析儀測試結果）。其中，CS是片選信號，CK是時(shí)鐘信號，DO是823e發(fā)送的數據?？梢允褂眠壿嫹治鰞x來(lái)閱讀得到的數據是否和設備發(fā)送的數據一致。正確的通信必須經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的調試才能夠取得。

對ADS7846的操作

根據ADS7846的使用手冊，驅動(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的回復后建立通信。驅動(dòng)程序調用SPI的讀寫(xiě)函數來(lái)實(shí)現對ADS7846的操作。