嵌入式Linux觸摸屏驅(qū)動(dòng)開發(fā)：從設(shè)備樹到校準(zhǔn)算法
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隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，觸摸屏作為人機(jī)交互的重要接口，其驅(qū)動(dòng)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(dòng)的開發(fā)流程，從設(shè)備樹的配置到校準(zhǔn)算法的實(shí)現(xiàn)，為讀者提供一個(gè)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(jī)制，它使得操作系統(tǒng)能夠識(shí)別和管理硬件資源。對(duì)于觸摸屏驅(qū)動(dòng)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(kuò)展名，它們使用設(shè)備樹語(yǔ)法來(lái)描述硬件信息。例如，對(duì)于一個(gè)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(dòng)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(dòng)開發(fā)
在設(shè)備樹配置完成后，接下來(lái)需要編寫觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序。觸摸屏驅(qū)動(dòng)通常遵循Linux輸入子系統(tǒng)的框架，通過(guò)input模塊提供的接口與內(nèi)核進(jìn)行交互。
以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的觸摸屏驅(qū)動(dòng)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(guò)程中，由于制造誤差、安裝偏差等原因，可能會(huì)出現(xiàn)觸摸坐標(biāo)偏移、縮放等問(wèn)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(guò)采集觸摸屏上多個(gè)點(diǎn)的實(shí)際觸摸坐標(biāo)和理論坐標(biāo)，計(jì)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(gè)簡(jiǎn)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(dòng)程序中，可以在觸摸屏初始化或校準(zhǔn)過(guò)程中調(diào)用calibrate_touchscreen函數(shù)計(jì)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(guò)以上步驟，我們可以完成從設(shè)備樹配置到觸摸屏驅(qū)動(dòng)開發(fā)，再到校準(zhǔn)算法實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程。這為嵌入式Linux系統(tǒng)中觸摸屏的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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