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觸控面板驅動實作觸控面板驅動實作與應用與應用
指導老師： 李志賢組長指導老師： 李志賢組長 孫文駿老師孫文駿老師
黃馨臻老師黃馨臻老師
組長：黃熠样組長：黃熠样組員：王奕晨 林承毅 黃秀蕙 魏韶羿組員：王奕晨 林承毅 黃秀蕙 魏韶羿
研究動機本組藉由這次專題實作的機會，練習寫觸控面板的 usb 驅動程式並移植在 ARM 板上控制QT/embedded 滑鼠游標，增進驅動程式撰寫經驗，以利未來職場上的應用。
電阻式的驅動原理是用電壓降的方式來找座標軸，由下圖可以看出， X軸和 Y 軸各由一對 0∼5V 的電壓來驅動，當電阻式觸控螢幕被 Touch
到的時候，由於迴路被導通，而會產生電壓降，而控制器則會算出電壓降所佔的比例然後 更進一步算出座標軸。
電阻式觸控面板原理
運作原理
ADC Interface IC
電壓值
根據電壓值轉換座標
控制器
電阻式觸控面板 電腦
USB OR RS232
Usb Core
Usb core
Touch panel
Usb 隨身碟
Usb 等等裝置
USB CORE 是所有 USB 裝置的介面 ,USB 裝置透過 USB CORE 跟 USB DRIVER 溝通
URB 是 USB DRIVER 和 USB CORE 間 , 傳輸資料的方式 ,URB 有下面這 4 種
控制傳輸（ control urb ） 中斷傳輸（ interrupt urb ） 巨量傳輸（ bulk urb ） 等時傳輸（ isochronous urb ）
(vendor ID 1391 prod ID 1000 )
Touch panel driver
If vid=1391 and pid=1000 ?(Load driver)
urb
(vendor 1391 prod ID 1000 )
Usb 驅動介紹 第一步 :
Fill in vendor 1391 and prod ID 1000 into the structure
static struct usb_device_id skel_table [] = {{ USB_DEVICE(1391,1000) },{ }
};MODULE_DEVICE_TABLE(usb, skel_table);
#cat /proc/bus/usb/devices
Usb 驅動介紹第二步 :
Set up the function name in this structure :
將 driver 所需功能填入此 file_operations 結構中 , 上層 ap 呼叫 open 時則 driver 會執行 skel_open , read 時會執行 skel_read write時會執行 skel_write , ioctl 時會執行 skel_ioctl
static struct file_operations skel_fops = {.owner = THIS_MODULE,.read = skel_read,.write = skel_write,.open = skel_open,.release = skel_release,.ioctl = skel_ioctl,
};
Usb 驅動介紹第三步 :
Set up device file into structure :
設定裝置檔案名稱 , 填入 file_operations 結構名稱 , 設定 minor number
static struct usb_class_driver skel_class = {.name = "skel%d",.fops = &skel_fops,.minor_base =196,
};
Usb 驅動介紹第四步 :
Set up structure usb_driver for this driver static struct usb_driver skel_driver = {
.name = “skeleton”, //driver 名稱 .id_table = skel_table, //usb id table 表 .probe = skel_probe, // 裝置插入會執行 .disconnect = skel_disconnect, // 裝置拔出會執行
};
第五步 :
Register the usb_driver into usb core static int __init usb_skel_init(void) {
usb_register(&skel_driver); // 註冊 driver 到 usb core
}
第六步
Write program in this functions skel_probe() skel_release()
skel_disconnect() skel_ioctl()
skel_read()
skel_write()
skel_open()
Usb 驅動介紹
skel_probe()裝置插入會執行static int skel_probe(struct usb_interface *interface, const struct usb_device_id
*id)
{
………………………..
struct usb_skel *dev = NULL; // 此 driver 的資源結構 usb_register_dev(interface, &skel_class); // 註冊 /dev 底下的裝置檔案 dev->interface = interface; // 取得 interface 儲存進資源結構裡 dev->urb = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL); // 設定 urb
usb_fill_int_urb(…………..) // 初始化 read 中斷 urb
usb_submit_urb(dev->urb, GFP_KERNEL); // 提交 urb
usb_set_intfdata(interface, dev); // 把資源結構儲存進 interface 裡 , 供往後使 用 ………………………….
}
skel_open()
上層 ap open 時會執行static int skel_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
……………………………..
struct usb_skel *dev; // 資源結構 dev = usb_get_intfdata(interface); // 從 interface 取得之前儲存的資源結構 file->private_data = dev; // 把資源結構儲存進 file 指標裡 , 供往後 read write 使用 kref_get(&dev->kref); // 驅動使用權 +1 動作
………………………………….
}
skel_irq()
中斷 urb 完工函式static void skel_irq(struct urb *urb, struct pt_regs *regs)
{
struct usb_skel *dev = urb->context; // 從 urb 裡取得資源結構 ……………………………….
解析 5byte 座標資訊 , 完成後儲存進 kernel space buf 裡 ……………………………….
usb_submit_urb (urb, GFP_ATOMIC);
// 重新提交 read 中斷 urb 到 usb core 裡 , 排定下次傳輸
}
skel_read()上層 ap read 時會執行static ssize_t skel_read(struct file *file, char __user *user_buf, size_t count, loff_t
*ppos)
{
………………………….
struct usb_skel *dev; // 資源結構 dev = (struct usb_skel *)file->private_data; // 取得 file 指標指的資源結構
………………………….
copy_to_user(user_buf,_kernel_buffer,byteread); // 把座標資訊丟到 user space
…………………………..
}
skel_write()上層 ap write 時會執行static ssize_t skel_write(struct file *file, const char __user *user_buffer, size_t count,
loff_t *ppos)
{
struct usb_skel *dev; // 資源結構 dev = (struct usb_skel *)file->private_data; // 取得 file 指標指的資源結構 ……………………………
copy_from_user(kernel_buf,user_buffer,count) // 取得 user sapce 送進來的資訊 usb_control_msg(…………….) // 把 user space 送進來的資訊使用 urb 寫進 user
space 裡 …………………………...
}
skel_ioctl()供上層 ap 呼叫的 ioctl
static int skel_ioctl(struct inode *inode, struct file * file,unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
struct usb_skel *dev; // 資源結構 dev=(struct usb_skel *)file->private_data; // 取的資源結構 switch (cmd)
{
case SCR_IOCTL_CLEAR_BUFF:
memset(kernel_buf,0x00,sizeof(kernel_buf));// 清空 kernel space buf
return 1;
}
}
skel_release()
上層 ap close 呼叫會執行
static int skel_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
struct usb_skel *dev; // 資源結構 dev = (struct usb_skel *)file->private_data;// 取得資源結構 kref_put(&dev->kref, skel_delete);// 驅動使用權 -1 動作
}
skel_disconnect()
裝置拔出會執行
static void skel_disconnect(struct usb_interface *interface)
{
………………………………….
usb_set_intfdata(interface, NULL); // 取消資源結構的儲存 usb_deregister_dev(interface, &skel_class); // 解除 /dev 裝置檔案 usb_unlink_urb(dev->urb); // 取消 urb
usb_free_urb(dev->urb);// 取消 urb
……………………………………
}
usb_skel_exit(void)
rmmod usb.ko 會執行
static void __exit usb_skel_exit(void)
{
usb_deregister(&skel_driver); // 解除驅動的註冊}
驅動程式流程
Skel_open()
Skel_read()
Skel_write()
Skel_release()
Skel_probe()
skel_disconnect()
Usb coreinterrupt urb
control urb
Open()
read()
write()
close()
Copy_to_user()
Copy_from_user()
Kernel space user space
AP
/dev/skel
Skel_irq()1
2
4
5
Skel_ioctl()3
user_buf[130]Kernel_buf[130]6
78
9
11
10
Usb Device Driver 最後結果 :
Insmod usb.ko 和插入裝置後
查看 /dev 是否有裝置檔案
查看裝置是否有載入驅動
Cat /proc/bus/usb/devices
座標資訊
(C8 or 88) 6a 60 7a 70
X 座標 14bit y 座標 14bit
Up or down
公式轉換
high low high low
同一點 3 筆資料
1200 1133 1202 1120 1212 1111
/ 3 = 1204 1121
3 筆取平均數
Driver porting to ARM
ARM 軟硬體架構
• ARM9 + 3.5 吋 LCD • 10 吋電阻式 USB 觸控式面板 ( 接在 ARM9 的 USB 接
口 )• Linux kernel 2.6• QT/embedded 3.3.8• Touch panel Usb driver• QT 程式
QT/embedded 介紹
Trolltech 針對嵌入式環境推出 Qt/Embedded 產品。與桌上出版本不同， Qt/Embedded 已經直接取代了 X Server 及 X Library 等角色，將所有的功能全部整合在一起。
Qt/Embedded 的底層圖形引擎採用 FrameBuffer
的方式顯示 gui 介面
PC & ARM GUI
PC 與 ARM 在視窗介面的差異性比較
GNOME or KDE
X Server(x window driver)
Touch panel Usb driver
PC
QT 任意程式
QT/Embedded(QT touch driver)
Touch panel Usb driver
ARM
QT/embedded 移植1. 為了讓 QT 支援 touch panel usb
driver 修改 qte/src/embedded/qmouselinuxtp_qws.cpp (QT touch driver)
2. 修改 qte/mkspecs/qws/linux-arm-g++/qmake.conf
把原本的 gcc and g++ 改成 arm-linux-gcc arm-linux-g++
3. 開始編譯 :
./configure -thread -embedded ipaq -shared -depths 16 -no-cups -no-ipv6 -thread -no-gfx-qvfb -no-freetype -disable-opengl -disable-xml -disable-canvas -qt-libjpeg -qt-mouse-linuxtp -xplatform qws/linux-arm-g++
4.Configure 成功後開始 make sub-src
成功後會產生 4 個 .so 檔 libqte-mt.so, libqte-mt.so.3, libqte-mt.so.3.3, libqte-mt.so.3.3.8
最後在使用 NFS server 跟板子連線的方式把這 4 個檔放進 ARM 裡就成功完成移植
qmouselinuxtp_qws.cpp
• 要修改的有裝置檔案名稱 , 還有 read 方式( 改成 touch panel usb driver 的 device file /dev/skel0)
void QWSLinuxTPMouseHandlerPrivate::readMouseData(){
改成可以讀取 touch panel usb driver 的座標 加入兩點校正公式 , 讀取校正檔案 samples[currSample] = QPoint( x, y);
…………………………………
handler->mouseChanged(mousePos,0); // 實際控制 QT 鼠標的函式
}
USB driver 移植1. 要先在 PC 上用 cross compile 成 arm 可以用的 driver
2. 利用 NFS server 跟板子做連線 , 放進 ARM 板後試試看有沒有作用 利用一隻簡單的 ap跑看看
3. 最後試者跟 QT/embedded 做結合
寫個簡單的 QT 程式試試看
在終端機打入 ./myqt –qws (FrameBuffer 來執行 ) ( 執行後會找尋這 4 個檔案 libqte-mt.so, libqte-mt.so.3, libqte-mt.so.3.3, libqte-
mt.so.3.3.8, load 這些檔案後 , 成功就會跑出 gui 介面 )
ARM QT
samples[currSample] = QPoint( x, y);100,100
900,900
測試出來 (100,100) 鼠標在左下 (900,900) 鼠標在右上
座標轉換
X=((byte2<<1) | ((byte1)<<7))Y=((byte4<<1) | ((byte3)<<7))
(16376,16376)
(0,0)
( 原始面板座標 )
X=(X/20)+100Y=(Y/20)+100
( 轉換 QT 對應座標 )
(900,900)
(0,0)
(4 byte 座標合併公式 )
兩點校正公式(X1,Y1) 為 touch panel左下座標 (X2,Y2) 為 touch panel右上座標 , 900,900 為 QT 鼠標最大座標
X=900-(900 * ( X-X2) / (X1 – X2) )Y=900-(900 * ( Y- Y2) / (Y1 – Y2) )
(0,0)
(900,900)(touch panel 校正前 )
(0,0)
(900,900)
(touch panel 校正完後 )
(X1,Y1)
(X2,Y2)
(X1,Y1)
(X2,Y2) (900,900)
(0,0)
校正程式
白色紙表示校正的區域
校正程式終端機打入 ./2Pcail_QT -qws 執行 QT 校正程式
點擊畫面上 1 左下座標 2 右上座標
校正程式校正完成後 ,畫面會顯示校正完成
程式會把兩點的座標存到檔案裡面 , 供 QT touch driver 使用
運作結果• 已經可以利用選定的 3.5區域來控制鼠標了 ,現在可以點擊和移動鼠
標 但移動還是會有點誤差
參考資料Linux device driver 3/e 第 13章
謝謝您耐心聆聽謝謝您耐心聆聽
