ft5x0x驱动分析

硬件：TINY4412

软件：source insight 3.5

 

Tiny4412的触摸屏驱动是友善之臂已经写好的，为了学习并理解触摸屏驱动的框架，来分析下ft5x06_ts.c驱动文件。

在Linux系统中，触摸屏驱动的流程如下：

首先进行I2C设备的初始化，输入子系统设备的配置创建，中断、工作队列等的初始化，然后等待被触摸。如果有触摸事件，产生中断并调用中断处理函数，中断处理函数向工作队列提交一个任务(初始化时挂接好的工作函数)，最后进入该工作函数(即中断的底半部)通过I2C读取触摸屏当前数据，通过input上报给系统。

 

 一、设备相关部分

触摸屏的设备板级信息在Mach-tiny4412.c该文件中：



需要注意的是这里的ifdef条件编译，在需要自己编写并实现触摸屏驱动时(不使用自带的驱动)，就需要手动定义宏CONFIG_TOUCHSCREEN_FT5X0X，否则驱动匹配不到设备。同样，在ft5x0x_pdata结构体中，也有该宏，触摸屏的硬件参数如下:



二、驱动部分

下面从头开始分析驱动代码：驱动的入口函数module_init(),在驱动的最后位置：



1．接着看ft5x0x_ts_init()内部的内容：



该函数直接返回了调用函数i2c_add_driver(&ft5x0x_ts_driver),这个函数的作用就是将&ft5x0x_ts_driver注册到i2c_driver链表中，在每次注册完i2c_device或i2c_driver后，都会有一个匹配的过程，主要是通过名字匹配，如果匹配成功，则会调用i2c_driver的probe()函数。

2.i2c_driver驱动的定义

FT5X0X芯片可以利用I2C和SPI进行通信的触摸屏，tiny4412通过I2C来读取触摸屏的坐标等数据。Ft5x0x_ts_driver定义如下：



其中id_table表示i2c设备的name和data，i2c_driver和i2c_device的匹配规则就是根据id_table进行匹配的。ft5x0x_ts_id定义如下:





也就是说驱动与设备进行匹配的name为ft5x0x_ts。当驱动与设备匹配成功后，就会调用i2c_driver的probe()函数。

3.ft5x0x_ts_probe()函数

接下来一步步分析驱动中特别重要的函数probe()，在probe()函数中，首先定义了两个比较重要的结构体:



ft5x0x_i2c_platform_data结构体主要就是为了接受i2c_client中i2c_board_info传来的资源。ft5x0x_ts_data结构体主要是为了整合驱动所需要使用的所有资源，包括中断、屏幕参数、工作队列等。



4.接下来分析工作队列



（1）在老的内核中，这个宏是如此定义的#defineINIT_WORK(_work,_func,_data),第三个参数作为第二个参数的参数传递过去。但是在新的内核中INIT_WORK()宏的定义如下：



那怎么传递data呢？

该宏会在定义的work工作队列里面添加一个工作任务，该任务_func，主要用来处理中断。比如在中断里面要做很多的事情，但是比较耗时，这时就可以把耗时的工作放到工作队列，说白了就是系统延时调度的一个自定义函数。

例如在触摸屏驱动中INIT_WORK(&ts->work, ft5x0x_ts_pen_irq_work);就是初始化一个work，并绑定其处理函数。关于该函数的调度问题，后面讨论。

（2)create_singlethread_workqueue()：创建工作者线程，等待CPU的调度，最后调用工作队列中的工作函数.

 (3) input_dev = input_allocate_device();输入子系统提供该接口函数在内存中分配一个设备结构体，并对其主要成员进行了初始化。

5.输入设备初始化



（1）    set_bit():告诉input输入子系统支持哪些事件

（2）    input_set_abs_params(struct input_dev *dev,int axis,int min,intmax,int fuzz,int flat);

参数依次为设备指针，坐标轴，最小值，最大值，分辨率，基准值

（3）    在输入设备初始化完后，再进行输入设备的注册：



输入设备的注册也是利用输入子系统提供的函数input_register_device()。注册input_device的过程就是为input_device设置默认值，并将其挂以input_dev_list，与链表在input_handler_list的handler相匹配，如果匹配成功，就会调用handler的connect函数。

6.最后再来分析触摸屏驱动的中断



通过调用request_irq()注册中断入口函数，注册中断后，马上关闭中断，待驱动配置好后再开启中断。

三、驱动流程



    1.首先，初始化工作：INIT_WORK()会将工作和工作函数绑定好，也就是ft5x0x_ts_pen_irq_work()函数为工作函数，之后通过调用create_singlethread_workqueue()来创建工作队列并在其内部分配好内核线程(利用内核线程不断地扫描工作队列中是否有等待的工作)。当屏幕被触摸时，产生中断并进入到中断处理函数ft5x0x_ts_interrupt(),如下：



在中断处理函数中，首先要关闭中断，但是不能用disable_irq()来关闭中断。由于disable_irq()中会调用synchronize_irq()函数等待中断返回，所以在中断处理程序中不能使用disable_irq,否则会导致CPU被synchronize_irq独占而发生系统崩溃。

关闭中断后，通过调用queue_work()把指定的工作交给指定的工作队列，然后等待安全的时候在执行工作队列中的工作函数，由内核线程负责完成。queue_work()类似于schedule_work()，区别在于queue_work()把指定的工作交给自己创建的工作队列而不是缺省队列。

2.当工作队列中的工作函数得到调度执行，就来到了中断的“下半部”处理，工作队列推后执行的任务------ft5x0x_ts_pen_irq_work()函数。



在“下半部”处理时，首先利用container_of求得ft5x0x_ts_data结构体的首地址。其中struct ft5x0x_ts_data *ts = container_of(work, structft5x0x_ts_data, work);这句的主要目的就是为了解决我们之前所说的data跑哪去了，在这里使用container_of宏来求出data的指针。然后调用ft5x0x_read_data()函数通过I2C读取触摸屏当前数据，该函数如下：


  





      首先根据是否支持多点触控选择不同的选项，调用ft5x0x_i2c_rxdata()函数获取触摸屏坐标，将坐标值记录在数组buf中:



在I2C通讯的时候，需要接收或者发送I2C数据时就调用了I2C核心提供的函数i2c_transfer()，该函数通常被封装成i2c_master_send()以及i2c_master_recv()。

i2c_transfer()函数本身也不具备驱动适配器物理硬件完成消息交互的能力，它只是寻找到i2c_adapter对应的i2c_algorithm，并使用i2c_algorithm的master_xfer()函数真正驱动硬件流程。如果支持多点触控，根据ft5x0x芯片手册来获取不同点的X、Y坐标值：









获取坐标值后，调用ft5x0x_ts_report()函数将获取到的事件以及坐标点等信息上报给输入子系统，在上报的过程中，需要特别注意的是上报结束的同步信号：



调用input_mt_sync()函数来声明一次数据的结束。由于多点触摸需要采集多个点，然后再一起处理这些点，所以在软件实现中需要保证每一波点的准确性和完整性，因此在每波点上报后需要紧跟一句input_mt_sync()，然后等所有点上报完成后在使用input_sync()进行同步，input_sync()用于事件同步，它告知事件的接收者：驱动已经发出了一个完整的报告。

四、总结

      触摸屏驱动用到的知识点比较多，也都比较复杂，中断机制、工作队列、输入子系统、I2C子系统等知识点。本篇文章只是简略的分析触摸屏驱动的工作流程，对于其中涉及到的知识点未做详细解释。