隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，觸摸屏作為人機交互的重要接口，其驅(qū)動開發(fā)變得愈發(fā)重要。本文將詳細(xì)介紹在嵌入式Linux環(huán)境下，觸摸屏驅(qū)動的開發(fā)流程，從設(shè)備樹的配置到校準(zhǔn)算法的實現(xiàn)，為讀者提供一個全面的開發(fā)指南。

一、設(shè)備樹配置

在嵌入式Linux系統(tǒng)中，設(shè)備樹（Device Tree）是一種描述硬件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的機制，它使得操作系統(tǒng)能夠識別和管理硬件資源。對于觸摸屏驅(qū)動的開發(fā)，首先需要在設(shè)備樹中配置觸摸屏的相關(guān)信息。

設(shè)備樹文件通常以.dts或.dtsi為擴展名，它們使用設(shè)備樹語法來描述硬件信息。例如，對于一個I2C接口的觸摸屏控制器，設(shè)備樹配置可能如下：

dts

&i2c1 {

   touchscreen@48 {

       compatible = "vendor,touchscreen-model";

       reg = <0x48>;

       interrupt-parent = <&gpio>;

       interrupts = <GPIO_PIN IRQ_TYPE>;

       reset-gpios = <&gpio GPIO_PIN GPIO_ACTIVE_LOW>;

       status = "okay";

   };

};

在上述配置中，compatible屬性用于匹配驅(qū)動程序，reg屬性指定了I2C從設(shè)備地址，interrupts屬性指定了中斷引腳和類型，reset-gpios屬性用于配置復(fù)位引腳。

二、觸摸屏驅(qū)動開發(fā)

在設(shè)備樹配置完成后，接下來需要編寫觸摸屏驅(qū)動程序。觸摸屏驅(qū)動通常遵循Linux輸入子系統(tǒng)的框架，通過input模塊提供的接口與內(nèi)核進行交互。

以下是一個簡單的觸摸屏驅(qū)動框架示例：

c

#include <linux/module.h>

#include <linux/input.h>

#include <linux/i2c.h>

#include <linux/of.h>

#include <linux/of_gpio.h>

#include <linux/delay.h>

#define DRIVER_NAME "touchscreen_driver"

struct touchscreen_data {

   struct i2c_client *client;

   struct input_dev *input_dev;

   int irq;

};

static int touchscreen_probe(struct i2c_client *client,

                            const struct i2c_device_id *id)

{

   struct touchscreen_data *ts_data;

   struct device_node *np = client->dev.of_node;

   struct input_dev *input_dev;

   int error;

   ts_data = devm_kzalloc(&client->dev, sizeof(struct touchscreen_data), GFP_KERNEL);

   if (!ts_data)

       return -ENOMEM;

   ts_data->client = client;

   ts_data->irq = of_irq_get_byname(np, "interrupt-gpios");

   if (ts_data->irq < 0) {

       dev_err(&client->dev, "Failed to get IRQ\n");

       return ts_data->irq;

   }

   input_dev = input_allocate_device();

   if (!input_dev) {

       dev_err(&client->dev, "Failed to allocate input device\n");

       return -ENOMEM;

   }

   ts_data->input_dev = input_dev;

   input_dev->name = "Touchscreen";

   input_dev->id.bustype = BUS_I2C;

   input_dev->evbit[0] = BIT_MASK(EV_ABS);

   input_set_abs_params(input_dev, ABS_MT_POSITION_X, 0, 1023, 0, 0);

   input_set_abs_params(input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, 0, 1023, 0, 0);

   input_set_abs_params(input_dev, ABS_MT_PRESSURE, 0, 255, 0, 0);

   error = input_register_device(input_dev);

   if (error) {

       dev_err(&client->dev, "Failed to register input device\n");

       return error;

   }

   error = request_threaded_irq(ts_data->irq, NULL, touchscreen_irq_thread,

                                IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_ONESHOT,

                                DRIVER_NAME, ts_data);

   if (error) {

       dev_err(&client->dev, "Failed to request IRQ\n");

       return error;

   }

   return 0;

}

static int touchscreen_remove(struct i2c_client *client)

{

   struct touchscreen_data *ts_data = i2c_get_clientdata(client);

   free_irq(ts_data->irq, ts_data);

   input_unregister_device(ts_data->input_dev);

   return 0;

}

static const struct i2c_device_id touchscreen_id[] = {

   { DRIVER_NAME, 0 },

   { }

};

static struct of_device_id touchscreen_of_match[] = {

   { .compatible = "vendor,touchscreen-model", },

   { }

};

static struct i2c_driver touchscreen_driver = {

   .driver = {

       .name = DRIVER_NAME,

       .of_match_table = touchscreen_of_match,

   },

   .probe = touchscreen_probe,

   .remove = touchscreen_remove,

   .id_table = touchscreen_id,

};

module_i2c_driver(touchscreen_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("Your Name");

MODULE_DESCRIPTION("Touchscreen Driver for Linux");

MODULE_VERSION("0.1");

三、觸摸屏校準(zhǔn)算法

觸摸屏在使用過程中，由于制造誤差、安裝偏差等原因，可能會出現(xiàn)觸摸坐標(biāo)偏移、縮放等問題。因此，觸摸屏校準(zhǔn)算法顯得尤為重要。

一種常用的觸摸屏校準(zhǔn)算法是線性校準(zhǔn)算法。該算法通過采集觸摸屏上多個點的實際觸摸坐標(biāo)和理論坐標(biāo)，計算出校準(zhǔn)參數(shù)（如偏移量、縮放因子等），然后將這些參數(shù)應(yīng)用到后續(xù)的觸摸事件處理中。

以下是一個簡單的線性校準(zhǔn)算法示例：

c

#define NUM_CALIBRATION_POINTS 5

struct calibration_point {

   int x_actual;

   int y_actual;

   int x_expected;

   int y_expected;

};

struct calibration_data {

   int x_offset;

   int y_offset;

   float x_scale;

   float y_scale;

};

void calibrate_touchscreen(struct calibration_point points[], int num_points,

                         struct calibration_data *calib_data)

{

   int sum_x_actual = 0, sum_y_actual = 0;

   int sum_x_expected = 0, sum_y_expected = 0;

   for (int i = 0; i < num_points; i++) {

       sum_x_actual += points[i].x_actual;

       sum_y_actual += points[i].y_actual;

       sum_x_expected += points[i].x_expected;

       sum_y_expected += points[i].y_expected;

   }

   calib_data->x_offset = (sum_x_expected - sum_x_actual) / num_points;

   calib_data->y_offset = (sum_y_expected - sum_y_actual) / num_points;

   calib_data->x_scale = (float)(sum_x_expected) / sum_x_actual;

   calib_data->y_scale = (float)(sum_y_expected) / sum_y_actual;

}

void apply_calibration(struct input_dev *input_dev, struct calibration_data *calib_data,

                      int x, int y, int pressure)

{

   int calibrated_x = (int)((x - calib_data->x_offset) * calib_data->x_scale);

   int calibrated_y = (int)((y - calib_data->y_offset) * calib_data->y_scale);

   input_report_abs(input_dev, ABS_MT_POSITION_X, calibrated_x);

   input_report_abs(input_dev, ABS_MT_POSITION_Y, calibrated_y);

   input_report_abs(input_dev, ABS_MT_PRESSURE, pressure);

   input_sync(input_dev);

}

在驅(qū)動程序中，可以在觸摸屏初始化或校準(zhǔn)過程中調(diào)用calibrate_touchscreen函數(shù)計算校準(zhǔn)參數(shù)，并在觸摸事件處理中調(diào)用apply_calibration函數(shù)應(yīng)用校準(zhǔn)參數(shù)。

通過以上步驟，我們可以完成從設(shè)備樹配置到觸摸屏驅(qū)動開發(fā)，再到校準(zhǔn)算法實現(xiàn)的全過程。這為嵌入式Linux系統(tǒng)中觸摸屏的應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ)。