嵌入式Linux系統(tǒng)中觸摸屏驅(qū)動的研究

引言

隨著計算機相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應用越來越廣泛，與人們生活緊密結(jié)合。觸摸屏設備因其友善的人機交互性，操作方便靈活，輸入速度快，被廣泛的應用于嵌入式領域中。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，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)領域不可或缺的操作系統(tǒng)之一。觸摸屏是一種輸入設備，操作簡單易學，不占額外的空間，可靠性高，是最常用的便攜式系統(tǒng)的輸入設備。特別是電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)簡單，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，同時具有高解析度，高速傳輸反應，一次校正，穩(wěn)定性高，不漂移等特點，因而廣泛用于工業(yè)控制領域及在室內(nèi)使用。

1 硬件平臺

S3C2410是Samsung公司基于ARM 920T核心的一款MCU，集成了眾多的外圍設備，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。

在采樣過程中，只需要通過讀寫一系列的特殊寄存器，S3C2410的觸摸屏控制器就會自動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設備驅(qū)動程序簡介

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

Linux操作系統(tǒng)的設備有字符設備、塊設備和網(wǎng)絡設備等。字符設備是以單個字節(jié)為單位進行順序讀寫操作，通常不使用緩存技術(shù)，例如鼠標、鍵盤等。塊設備的讀寫都使用緩存技術(shù)來支持，并且必須能夠進行隨機存取，主要是針對磁盤等慢速設備設計的。網(wǎng)絡設備主要基于BSD的Socket機制，為發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)提供緩存技術(shù)，提供對多協(xié)議的支持，例如以太網(wǎng)卡等。

3 Linux觸摸屏驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

在Linux系統(tǒng)中，設備驅(qū)動程序是一組相關(guān)函數(shù)的集合。它包括設備服務子程序和中斷處理程序。設備服務子程序包含了所有與設備相關(guān)的代碼，每個設備服務子程序只處理一種設備或者緊密相關(guān)的設備，從設備無關(guān)的軟件中接受抽象的命令并執(zhí)行。當執(zhí)行一條請求時，具體操作是根據(jù)控制器對驅(qū)動程序提供的接口，并利用中斷機制去調(diào)用中斷服務子程序配合設備完成這個請求。設備驅(qū)動程序利用結(jié)構(gòu)file_operations與文件系統(tǒng)聯(lián)系起來，設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，簡化了驅(qū)動程序的編寫工作。這樣，應用程序根本不必考慮操作的是設備還是普通文件，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,};