Linux应用开发基础知识——输入系统应用编程(八)-编程知识

前言：

触摸屏分为电阻屏、电容屏。电阻屏结构简单，在以前很流行；电容屏支持多点触摸，现在的手机基本都是使用电容屏。我们应当注意的是LCD、触摸屏不是一回事，LCD 是输出设备，触摸屏是输入设备。制作触摸屏时特意把它的尺寸做得跟 LCD 一模一样，并且把触摸屏覆盖在 LCD 上，让我们学习一下输入系统里面的电阻屏与电容屏。

一、电阻屏

电阻假设是均匀的，就是长度和阻值成正比关系。电阻长度为 L，阻值为 R，在两端施加 3.3V 电压。在某点测得电阻为 V，求上图中长度 X。

根据欧姆定律：3.3/R = V/Rx，

因为长度和阻值成正比关系，上述公式转换为：3.3∕L = V/X，所以X=LV/3.3。

1.电阻屏原理

电阻屏就是基于欧姆定律制作的，它有上下两层薄膜，这两层薄膜就是两个电阻，如下图所示：

平时上下两层薄膜无触触，当点击触摸屏时，上下两层薄膜接触：这时就可以测量触点电压。过程如下：

(1)测量 X 坐标：

在 xp、xm 两端施加 3.3V 电压，yp 和 ym 不施加电压(yp 就相当于探针)，测量 yp 电压值。该电压值就跟 X 坐标成正比关系，假设： X = 3.3*Vyp/Xmax

(2)测量 Y 坐标：

在 yp、ym 两端施加 3.3V 电压，xp 和 xm 不施加电压(xp 就相当于探针)，测量 xp 电压值。该电压值就跟 Y 坐标成正比关系，假设： Y = 3.3*Vxp/Ymax

实际使用时，电阻屏的 Xmax、Ymax 无从得知，所以使用之前要先较准：依次点击触摸屏的四个角和中心点，推算出 X、Y 坐标的公式： X = func(Vyp) Y = func(Vxp)

2.电阻屏数据

Linux 驱动程序中，会上报触点的 X、Y 数据，注意：这不是 LCD 的坐标值，需要 APP 再次处理才能转换为 LCD 坐标值。

按下时：

EV_KEY BTN_TOUCH 1 /* 按下 */
EV_ABS ABS_PRESSURE 1 /* 压力值，可以上报，也可以不报，可以是其他压力值 */
EV_ABS ABS_X x_value /* X 坐标 */
EV_ABS ABS_Y y_value /* Y 坐标 */
EV_SYNC 0 0 /* 同步事件 */

松开时：

EV_KEY BTN_TOUCH 0 /* 松开 */
EV_ABS ABS_PRESSURE 0 /* 压力值，可以上报，也可以不报 */
EV_SYNC 0 0 /* 同步事件 */

二、电容屏

1.电容屏原理：

电容屏中有一个控制芯片，它会周期性产生驱动信号，接收电极接收到信号，并可测量电荷大小。当电容屏被按下时，相当于引入了新的电容，从而影响了接收电极接收到的电荷大小。主控芯片根据电荷大小即可计算出触点位置。

这类芯片一般是 I2C 接口。我们只需要编写程序，通过 I2C 读取芯片寄存器即可得到这些数据。

2.电容屏数据

电容屏可以支持多点触摸(Multi touch)，驱动程序上报的数据可以通过这两种方法：Type A、Type B，这也对应两种类型的触摸屏：

（1）Type A

该类型的触摸屏不能分辨是哪一个触点，它只是把所有触点的坐标一股脑地上报，由软件来分辨这些数据分别属于哪一个触点。

但是最主要的缺点就是Type A 已经过时，Linux 内核中都没有 Type A 的源码了。

（2）Type B

该类型的触摸屏能分辨是哪一个触点，上报数据时会先上报触点 ID，再上报它的数据。

当有 2 个触点时(type, code, value)：

EV_ABS ABS_MT_SLOT 0 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，用来分隔触点信息
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID 45 // 这个触点的 ID 是 45
EV_ABS ABS_MT_POSITION_X x[0] // 触点 X 坐标
EV_ABS ABS_MT_POSITION_Y y[0] // 触点 Y 坐标
EV_ABS ABS_MT_SLOT 1 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，用来分隔触点信息
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID 46 // 这个触点的 ID 是 46
EV_ABS ABS_MT_POSITION_X x[1] // 触点 X 坐标
EV_ABS ABS_MT_POSITION_Y y[1] // 触点 Y 坐标
EV_SYNC SYN_REPORT 0 // 全部数据上报完毕

当 ID 为 45 的触点正在移动时：

EV_ABS ABS_MT_SLOT 0 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，之前上报过 ID，就不用再上报 ID了
EV_ABS ABS_MT_POSITION_X x[0] // 触点 X 坐标
EV_SYNC SYN_REPORT 0 // 全部数据上报完毕

松开 ID 为 45 的触点时(在前面 slot 已经被设置为 0，这里这需要再重新设置 slot，slot 就像一个全局变量一样：如果它没变化的话，就无需再次设置)：

// 刚刚设置了 ABS_MT_SLOT 为 0，它对应 ID 为 45，这里设置 ID 为-1 就表示 ID 为 45 的触点被松了
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID -1 
EV_SYNC SYN_REPORT 0 // 全部数据上报完毕

最后，松开 ID 为 46 的触点：

EV_ABS ABS_MT_SLOT 1 // 这表示“我要上报一个触点信息了”，在前面设置过 slot 1 的 ID为 46
EV_ABS ABS_MT_TRACKING_ID -1 // ID 为-1，表示 slot 1 被松开，即 ID 为 46 的触点被松开
EV_SYNC SYN_REPORT // 全部数据上报完毕

3.电容屏的实验数据

假设你的开发板上电容屏对应的设备节点是/dev/input/event0，执行以下命令：

hexdump /dev/input/event0

然后用一个手指点击触摸屏，得到类似以下的数据：

基于电阻屏的程序，也可以用在电容屏上。使用两个手指点击触摸屏时，得到类似如下的数据：

为了兼容老程序，它也上报了 ABS_X、ABS_Y 数据，但是只上报第 1 个触点的数据。

三、tslib

tslib是一个触摸屏的开源库，可以使用它来访问触摸屏设备，可以给输入设备添加各种 “ filter”

地址为：http://www.tslib.org/

编译 tslib 后，可以得到 libts 库，还可以得到各种工具：较准工具、测试工具。

1.tslib 框架分析

（1）主要代码：

核心在于“plugins”目录里的“插件”，或称为“module”。这个目录下的每个文件都是一个 module，每个 module 都提供 2 个函数：read、read_mt，前者用于读取单点触摸屏的数据，后者用于读取多点触摸屏的数据。

我们参考 ts_test.c 和 ts_test_mt.c，前者用于一般触摸屏(比如电阻屏、单点电容屏)，后者用于多点触摸屏。

调用 ts_open 后，可以打开某个设备节点，构造出一个 tsdev 结构体。然后调用 ts_config 读取配置文件的处理，假设/etc/ts.conf 内容如下：

module_raw input

module pthres pmin=1

module dejitter delta=100

module linear

每行表示一个“module”或“moduel_raw”。

对于所有的“module”，都会插入 tsdev.list 链表头，也就是 tsdev.list 执行配置文件中最后一个“module”，配置文件中第一个“module”位于链表的尾部。

对于所有的“module_raw”，都会插入 tsdev.list_raw 链表头，一般只有一个“module_raw”。

注意：tsdev.list 中最后一个“module”会指向 ts_dev.list_raw 的头部。

无论是调用 ts_read 还是 ts_read_mt，都是通过 tsdev.list 中的模块来理数据的。这些模块是递归调用的

比如linear模块的read函数。

linear 模块的 read_raw 函数

因为是递归调用，所有最先使用 input 模块读取设备节点得到原始数据，再依次经过 pthres 模块、dejitter 模块、linear 模块处理后，才返回最终数据。

2.交叉编译、测试 tslib

交叉编译 tslib：

// 对于 IMX6ULL，命令如下
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ ./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ make
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ make install DESTDIR=$PWD/tmp

book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21$ grep "prefix" * -nwr

确定工具链中头文件、库文件目录：

// 对于 IMX6ULL，命令如下
book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21/tmp$ echo 'main(){}'| arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -E -v -

//得到工具链的头文件 
/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/a        rm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/include//工具链的库文件
/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/lib/

把头文件、库文件放到工具链目录下：

book@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21/tmp$ cp include/* /home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/includebook@100ask:~/source/11_input/02_tslib/tslib-1.21/tmp$ cp lib/*so* -d /home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/lib/

3.测试 tslib

把库文件放到单板上：运行程序要用。先在开发板上使用 NFS 挂载 Ubuntu 的目录，再把前面编译出来的 tslib-1.21/tmp/部分文件复制到板子上，示例命令如下：

[root@100ask:/mnt/tslib-1.21/tmp]# cp bin/* /bin
[root@100ask:/mnt/tslib-1.21/tmp]# cp lib/*so* -d /lib
[root@100ask:/mnt/tslib-1.21/tmp/etc]# cp ts.conf -d /etc/

对于 IMX6ULL，首先需要关闭默认的 qt gui 程序，才可以执行 ts_test_mt 测试命令，关闭 qt 命令如下所示：