【i.MX6ULL】驱动开发13--电容触摸驱动实践(下)
上篇文章介绍了电容触摸驱动的编写，包括设备树的修改和驱动程序(IIC驱动+中断+input子系统)，并通过将触摸坐标值实时打印出来的方式，对触摸功能进行测试。
本篇，先来介绍一会测试触摸是库——tslib，使用它可以进行图形化的触摸测试。之后，再回头来分析分析触摸协议上报的原理以及通过input子系统上报的数据的具体含义。
[TOC]
1 tslib的使用
Tslib是一个开源的程序，能够为触摸屏驱动获得的采样提供诸如滤波、去抖、校准等功能，通常作为触摸屏驱动的适配层，为上层的应用提供了一个统一的接口。
1.1 tslib库移植
首先下载tslib库的源码：https://github.com/libts/tslib/tags
目前最新的是1.22，不过本篇先使用1.21版本
1.1.1 ubuntu上编译tslib
将下载的源码拷贝到ubuntu虚拟机中，然后解压：
1 | tar xvf tslib-1.21.tar.bz2 |
编译 tslib 的时候需要先在 ubuntu 中安装一些文件
1 | sudo apt-get install autoconf |
在 ubuntu 中创建一个名为“tslib”的目录存放编译结果，然后执行以下指令进行编译：
1 | cd tslib-1.21/ |
编译完成后，make install会将编译成果复制到指定的tslib目录中：
可以看到最终编译生成的是5个文件夹。
1.1.2 开发板上配置tslib
将编译出的5个文件夹整个复制到开发板的根文件系统中：
1 | sudo cp * -rf ~/myTest/nfs/rootfs/ |
然后打开板子的**/etc/ts.conf** 文件，找到下面这一行：
1 | module_raw input |
如果这句前面有“#”注释，就删除掉“#“，我这个默认是没有的，所以不用修改
打开板子的**/etc/profile**文件，我的板子此时没有这个文件，所以我新建了一个该文件，然后在里面加入如下内容：
1 | export TSLIB_TSDEVICE=/dev/input/event2 |
- TSLIB_TSDEVICE ：触摸设备文件，要根据具体情况设置为/dev/input/event1还是event2（如果接口鼠标键盘，这个编号可能还会变，比如我接了无线键盘后，触摸就又变成了event）
- TSLIB_CALIBFILE ：校准文件，此文件可以不存在，校准的时候会自动生成
- **TSLIB_CONFFILE **：触摸配置文件，在移植 tslib 的时候会生成
- TSLIB_PLUGINDIR ：tslib 插件目录位置
- TSLIB_CONSOLEDEVICE ：控制台设置，这里不设置，设为none
- TSLIB_FBDEVICE：FB 设备，也就是屏幕，也要根据实际情况配置设置为/dev/fb0或是其它
1.2 tslib库测试
1.2.1 屏幕校准
电容屏可以不用校准，不过也可以看看tslib的校准测试用例，输入如下指令：
1 | ts_calibrate |
校准完成以后如果不满意，删除掉/etc/pointercal文件即可
1.2.2 多点触摸拖拽测试
使用如下指令：
1 | ts_test_mt |
然后会出现一个触摸测试界面，先测试Drag功能，手指接触屏幕后进行移动，屏幕上的十字标记就会跟着移动：
1.2.3 多点触摸划线测试
还是刚才的指令，再来测试Draw功能，手指接触屏幕后进行移动，屏幕上就会出现滑过的轨迹线：
2 多点触摸(MT)协议讲解
多点触摸协议，即Multi-touch (MT) Protocol，该协议的介绍，在linux内核源码中有对应的文档，如下图：
多点电容触摸的协议分为两种类型：TypeA和TypeB，目前基本都是使用TypeB协议。
- TypeA协议适用于触摸点不能被区分或者追踪，此类设备上报原始数据。
- TypeB协议适用于有硬件追踪并能区分触摸点的触摸设备，此类型设备通过slot更新某一个触摸点的信息。
触摸点的信息通过一系列的 ABS_MT事件上报给linux内核，这些事件的定义在include/uapi/linux/input.h中：
比较常用的有：
- ABS_MT_SLOT ：上报触摸点ID
- ABS_MT_POSITION_X：上报触摸点的X坐标信息
- ABS_MT_POSITION_Y：上报触摸点的Y坐标信息
- ABS_MT_TRACKING_ID：TypeB区分触摸点
下面具体介绍两种协议的区别。
2.1 TypeA协议
TypeA协议适用于触摸点不能被区分或者追踪，此类设备上报原始数据。
TypeA协议发送触摸点信息的时序如下(以 2 个触摸点为例)：
1 | ABS_MT_POSITION_X x[0] |
- 首先每上报一个点的x和y
- 然后上报一个SYN_MT_REPORT
- 依次循环上报其它点
- 所有的点上报完后，再上报一个SYN_REPORT
当第一个触点离开后，上报的时序如下(就是只上报剩下的那一个)：
1 | ABS_MT_POSITION_X x[1] |
当第二个触点也离开后，上报的时序如下(就是上报空数据)：
1 | SYN_MT_REPORT |
如果驱动除了ABS_MT事件外还上报BTN_TOUCH或ABS_PRESSURE之一，则最后一个SYN_MT_REPORT事件可能被忽略。另外，最后的SYN_REPORT会被输入内核放弃，从而导致没有空触事件到达用户层。
2.2 TypeB协议
TypeB协议适用于有硬件追踪并能区分触摸点的触摸设备，此类型设备通过slot更新某一个触摸点的信息。
TypeA协议发送触摸点信息的时序如下(以 2 个触摸点为例)：
1 | ABS_MT_SLOT 0 |
- 每个数据点前，先上报ABS_MT_SLOT事件，带上一个触摸点ID，此ID由触摸IC提供
- TypeB要求每个SLOT须关联一个ABS_MT_TRACKING_ID，这个ID由linux内核自动分配
- 然后上报一个点的x和y
- 依次循环上报其它点
- 所有的点上报完后，再上报一个SYN_REPORT。
当触点45在X方向上移动后，上报的时序如下：
1 | ABS_MT_SLOT 0 |
当slot 0中触点离开后，上报的时序如下：
1 | ABS_MT_TRACKING_ID -1 |
由于slot被修改为0，因此这个ABS_MT_SLOT被忽略。这条信息移除了slot 0和触点45的联系，因此销毁触点45同时释放slot 0给另外的触点再次使用。
当第二个触点离开后，上报的时序如下：
1 | ABS_MT_SLOT 1 |
总结对比一下两个触摸协议的区别：
2.3 多点触摸API函数
了解了两种触摸协议，在编程时，就要使用其相应的API函数来实现触摸数据的上报，下面是常用的API函数。
2.3.1 input_mt_init_slots
该函数用于初始化MT的输入slots，其函数原型如下：
1 | /** |
其中第3个参数，可设置的flags包括：
1 |
可以使用‘|’运算来同时设置多个flags标识
2.3.2 input_mt_slot
该函数用于Type B类型，用于产生 ABS_MT_SLOT事件，其函数原型如下：
1 | /** |
2.3.3 input_mt_report_slot_state
该函数用于Type B类型，用于产生ABS_MT_TRACKING_ID和ABS_MT_TOOL_TYPE事件，其函数原型如下：
1 | /** |
其中第2个参数，tool_type包括：
- MT_TOOL_FINGER：手指
- MT_TOOL_PEN：笔
- MT_TOOL_PALM：手掌
其中第3个参数，active包括：
- true： 连续触摸， input子系统内核会自动分配一个ABS_MT_TRACKING_ID给slot
- false：触摸点抬起，表示某个触摸点无效了，input子系统内核会分配一个-1给slot
2.3.4 input_report_abs
该函数用于上报触摸点坐标，TypeA和TypeB类型都使用此函数上报触摸点坐标信息，其函数原型如下：
1 | /** |
其中第2个参数，code包括：
- ABS_MT_POSITION_X
- ABS_MT_POSITION_Y
2.3.5 input_mt_report_pointer_emulation
如果追踪到的触摸点数量多于当前上报的数量，驱动程序使用 BTN_TOOL_TAP 事件来通知用户空间当前追踪到的触摸点总数量，然后调用 input_mt_report_pointer_emulation 函数将use_count 参数设置为 false，否则的话将 use_count 参数设置为 true。
1 | /** |
3 input子系统上报数据含义讲解
3.1 input子系统简介
在Linux中，对于输入设备，例如按键、 鼠标、 键盘、 触摸屏等，为了更加方便统一的管理， Linux内核为此专门做了一个input子系统的框架来处理输入事件。
input是输入的意思，就是管理输入的子系统，和 pinctrl、gpio 子系统一样，都是 Linux 内核针对某一类设备而创建的框架。input 子系统框架图如下：
3.2 input输出事件
3.2.1 事件类型
evbit 表示输入事件类型，可选的事件类型定义在 include/uapi/linux/input.h 文件中，事件类型如下：
各个的含义为：
1 |
例如，如果要使用按键的inpu件功能，就需要注册EV_KEY事件，若还要使用连按功能，需要注册EV_REP事件。
如果要使用触摸屏的inpu件功能，就需要注册EV_KEY事件，
3.2.2 按键值类型
evbit、keybit、relbit 等等都是存放不同事件对应的值，Linux 内核定义了很多按键值:
1 |
|
具体的定义在input.h文件中：
3.3 触摸数据上报实例分析
上篇文章只是将触摸坐标打印到了屏幕，实际是使用触摸屏时，需要将坐标数据通过input子系统上报应用层，现在来具体分析一下input子系统上报的这些数据的含义，例如按下触摸键后，串口会有如下打印：
将数据内容摘出来看：
1 | /*****************input_event 类型********************/ |
- type 为事件类型
- 0000：EV_SYN，同步事件
- 0001：EV_KEY，按键事件
- 0003：EV_ABS，绝对坐标事件
- code 为事件编码，也就是按键号
- 0000：ABS_X，单点触摸上报X坐标值
- 0001：ABS_Y，单点触摸上报Y坐标值
- 0035：ABS_MT_POSITION_X，多点触摸上报X坐标值
- 0036：ABS_MT_POSITION_Y，多点触摸上报Y坐标值
- 0039：ABS_MT_TRACKING_ID，触摸点的track id
- 014a：BTN_TOUCH，触摸按键
- value 就是按键值， 为 1 表示按下， 为 0 的话表示松开
来分析一下每行输出的含义：
第1行：绝对坐标事件，触摸点的track id，id=0
第2行：绝对坐标事件，多点触摸X坐标值，X=0x9d (157)
第3行：绝对坐标事件，多点触摸Y坐标值，Y=0xc1 (193)
第4行：按键事件，触摸按键，1表示按键按下
第5行：绝对坐标事件，单点触摸X坐标值，X=0x9d (157)
第6行：绝对坐标事件，单点触摸Y坐标值，Y=0xc1 (193)
第7行：同步事件，由input_sync函数上报
第8行：绝对坐标事件，触摸点的track id，id=0xffffffff=-1，即触摸点离开了屏幕
第9行：按键事件，触摸按键，0表示没有按键
第10行：同步事件，由input_sync函数上报
注：上面的打印，有多点触摸和单点触摸的上报，实际上如果使用了多点触摸，可以将单点触摸的上报去掉，如下：
去掉后，再次测试，可以看到只有多点触摸数据的上报：
4 将触摸驱动编译到内核
自己编写的触摸驱动，每次系统启动后，都要手动加载驱动模块后才能使用，比较麻烦，现在驱动文件不需要再改了，就可以将自己的驱动直接编译到内核中。方法如下：
将自己写的触摸屏驱动文件拷贝到Linux内核的drivers/input/touchscreen/目录下：
1 | cp gt911.c ../../kernel/nxp_kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/drivers/input/touchscreen/ -f |
修改 drivers/input/touchscreen 目录下的 Makefile，在最下面添加下面一行：
1 | obj-y += gt911.o |
然后(使用之前编写的编译脚本)重新编译linux内核
再将zImage拷贝到板子中，重新启动板子。
正常情况下，在内核启动的时候就打印出触摸驱动的event编号信息，我这里确实也打印了，只是随后一直刷IIC错误：
暂时看不出来是什么原因，才这居打印看，触摸开始读数据时才会进到这里，感觉像是触摸驱动刚加载完成，就触发了中断，但在中断里通过IIC读取触摸数据时，又出现了问题。。。
一个暂时的替代方式是，可以在开机自启动文件中进行触摸驱动的加载，在/etc/init.d/rcS文件中补充如下语句即可：
1 | cd /lib/modules/4.1.15 |
5 总结
本篇首先介绍了测试触摸是库——tslib，使用它可以进行图形化的触摸测试。随后，又分析触摸协议上报的原理以及通过input子系统上报的数据的具体含义。
附：演示视频
https://www.bilibili.com/video/BV1XL4y1t7kf?spm_id_from=333.999.0.0
