標題：嵌入式Linux系統的觸摸屏驅動的開發

摘 要: 本文介紹了一個在嵌入式Linux平臺上編寫觸摸屏驅動的實例。本平臺基于摩托羅拉公司的Powerpc823e CPU 芯片，并采用個性化的Linux2.4.4內核作為它的微型操作系統，介紹了如何通過對823e的SPI接口的操作實現與 觸摸屏控制芯片ADS7846的通信。本文在構造硬件的基礎上說明了觸摸屏驅動程序的C語言實現。

關鍵詞：Linux內核；PowerPC 823e；SPI接口；ADS7846；觸摸屏驅動

引言

　　觸摸屏因方便靈活、節省空間、直觀等特點，作為嵌入式系統的輸入設備越來越受各種終端產品生廠商的青睞。而linux操作系統因為有著源代碼公開、便于裁減的優點，是當前嵌入式系統的一大熱門選擇。本文將在構造硬件的基礎上，深入的討論如何在linux操作系統里編寫一個觸摸屏驅動。

SPI接口的簡介

　　串行外圍設備接口SPI總線技術是摩托羅拉公司推出的一種全雙工、同步串行接口，它提供了功能強大的四線接口（接收線、傳輸線、時鐘線和從片選線）。

　　SPI的從設備和主設備共用一個時鐘線，而時鐘始終是從主設備里發送出來的。當823e是主模式的時候，片選信號線就停用，如果是從模式的話，它的從片選線低電平使能。在本例中，823e是主設備，所以我們另外選用了一個823e的GPIO（通用輸入輸出口）作為從設備的片選信號。大多數同步串行式數據轉換器都很容易與這種接口連接,其硬件功能很強，所以，與SPI有關的軟件就相當簡單，使CPU有更多的時間處理其他事務。

觸摸屏的硬件

　　觸摸屏輸入系統由觸摸屏、觸摸屏控制芯片和數據處理器三部分組成。觸摸屏按其技術原理可分為五類：矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波式，其中電阻式觸摸屏在嵌入式系統中用的較多。
如圖1所示，我們選用的觸摸屏是AMD公司的電阻式觸摸屏AMT 9502。觸摸屏控制芯片是TI公司的模數轉換芯片ADS7846。該芯片支持SPI通信協議，所以我們就用823e的SPI接口與ADS7846芯片通信，從觸摸屏得到的模擬信號經過模數轉換器后輸入作為數據處理器的823e。

軟件程序

　　823e通過SPI接口與觸摸屏控制器通信，所以對觸摸屏的控制就是對SPI接口的操作。完成SPI接口驅動的編寫之后，就能夠與觸摸屏控制器建立通信。在linux內核運行完畢之后，SPI接口要打開，并且已經分配了一部分內存供它使用。同時，SPI的中斷程序已經加入等待隊列，一旦SPI接口有中斷，SPI的中斷服務程序就被喚醒，開始運行。這部分的工作是在系統啟動過程中運行的初始化函數來完成的。下面將結合源代碼來討論初始化函數的編寫，其中，就兩點進行重點討論。

圖1 觸摸屏輸入系統示意圖(略)
圖2 SPI內存格式(略)
圖3 SPI時序圖(略)

microcode的使用

　　因為SCCx的網絡參數空間和SPI的參數空間有沖突，如果要在使用SCCx作為網口的同時還使用SPI驅動的話，就要裝載microcode，然后重新定位SPI的參數空間。而micropatch就是裝載microcode的一個文件，這個文件里的microcode可以到motorola的官方網站上去下載。

　　CPM包括一部分雙向RAM口，稱為參數RAM，它包括USB、SCC、SMC、SPI、I2C和IDMA信道操作。其中，SPI和I2C參數區域可以被重新定位到另外的32位的參數區域。仔細閱讀完下面的代碼，就可以很好的理解這個過程是如何操作的了：
spi = (spi_t *)&cp->cp_dparam[PROFF_SPI];
printk(" the spi addr is %p ",spi);
if ((reloc = spi->spi_rpbase))
{
spi = (spi_t *)&cp->cp_dpmem[spi->spi_rpbase];
printk(" MICROCODE RELOCATION PATCH ");
}
上面這一端代碼的作用是：首先查詢是否已經使用了microcode，然后取得重新定位后的指針（裝載microcode和重新定位的操作在microcode.c里完成）。

RAM里的SPI描述符

　　有關SPI接口的描述符保存在緩沖區里，緩沖區的地址由雙向RAM里SPI緩沖區描述符指定。要發送的數據在發送緩沖區里，接收的數據將被存到發送緩沖區里。緩沖區描述符環路組成一個環路，幫助逐步傳輸（接收）想要發送（接收）的數據。正是由于這些緩沖區描述符，通信處理模塊才能夠完成通信，并且說明并處理錯誤。

可以通過一段代碼來看上面示意圖的過程是如何在初始化函數里實現的：

spi->spi_rbase = r_rbase = dp_addr;
spi->spi_tbase = r_tbase = dp_addr + sizeof(cbd_t);
/*把RXBD RING的地址寫入POINTER TO SPI RX RING
把 TXBD RINT 的地址寫入POINTER TO SPI TX RING*/
spi->spi_rbptr = spi->spi_rbase;
spi->spi_tbptr = spi->spi_tbase;
/*以上的兩句代碼必須得寫，否則的話就會在讀寫氖焙蛩闌?/
tbdf = (cbd_t *)&cp->cp_dpmem[r_tbase];
rbdf = (cbd_t *)&cp->cp_dpmem[r_rbase];
/*從這句代碼里可以看出，RXBDRING的地址是在雙向RAM里*/
tbdf->cbd_sc &= ~BD_SC_READY;
rbdf->cbd_sc &= ~BD_SC_EMPTY;
/*設置RING的狀態，發送的RING 設置成非準備發送狀態，
接受的RING設置成非準備接受狀態*/
rxbuffer = m8xx_cpm_hostalloc(2);
txbuffer = m8xx_cpm_hostalloc(2);/*得到兩個空間 */
tbdf->cbd_bufaddr = __pa(txbuffer);
rbdf->cbd_bufaddr = __pa(rxbuffer);

/*內存映射；并把DATA POINTER 設置成RX DATA BUFFER 的地址*/
以上的代碼是初始化函數里完成的，一旦初始化函數正確運作，就可以采取正確的步驟進行SPI口通信了。以上初始化完之后，要調用cpm_install_handler函數，該函數的作用是把中斷函數注冊進內核，一旦SPI口產生硬件中斷，就調用中斷函數，中斷函數的編寫可以依據不同系統的不同需要，在本例中，我們使得一旦調用中斷函數，就讀取SPI接收到的數據。

接下來以如何發送數據為例，分析如何操作SPI口通信。

發送數據的步驟

　　在此例中，設SPI接口為主模式。為了開始數據傳送過程，內核把要傳送的數據寫到一個數據緩沖區，然后配置緩沖區描述符，以達到傳送的目的。以下給出發送數據的一段代碼，通過代碼解釋傳輸的過程。
memset((void*)txbuffer,0,2);/*清空buffer*/
tbdf->cbd_sc = BD_SC_READY | BD_SC_LAST | BD_SC_WRAP;
tbdf->cbd_datlen = 2;
/*設置發送緩沖區的狀態控制寄存器的值和發送數據的個數*/
rbdf->cbd_sc = BD_SC_EMPTY | BD_SC_WRAP;
rbdf->cbd_datlen = 0;
/*由于并不打算接受數據，所以個數為0*/
cp->cp_spmode = 0x777f;
cp->cp_spie = 0xff；
cp->cp_spim = 0x37;
/*設置SPI接口寄存器的值，以便發送數據，設置SPI接口的
主或從模式必須在發送函數里設置，否則的話，不能發送數據*/
cp->cp_spcom |= 0x80;/*開始發送數據*/
udelay(1000);/*必須得等待，否則的話不能正確讀到緩沖區狀態控制寄存器的值*/
if((tbdf->cbd_sc & 0x8000))
printk(" spi write error !");
memset((void*)rxbuffer,0,2);

　　數據通信過程中，最重要的是時序，正確的時序要通過反復的實驗才能得到。圖3是在實驗過程中得到的邏輯圖（安捷倫公司的1672G邏輯分析儀測試結果）。其中，CS是片選信號，CK是時鐘信號，DO是823e發送的數據。可以使用邏輯分析儀來閱讀得到的數據是否和設備發送的數據一致。正確的通信必須經過長時間的調試才能夠取得。

對ADS7846的操作

　　根據ADS7846的使用手冊，驅動程序必須在初始化的時候與ADS7846建立通信。所以，823e首先要向ADS7846發送命令，得到ADS7846的回復后建立通信。驅動程序調用SPI的讀寫函數來實現對ADS7846的操作。