13 触摸

1 触摸介绍

1.1 触摸屏介绍

触摸屏很早就有了，一开始是电阻触摸屏，电阻触摸屏只能单点触摸，在以前的学习机、功能机时代被广泛使用。2007年1月9日苹果发布了划时代的第一代iPhone，也就是iPhone 2G，iPhone 2G上使用了多点电容触摸屏，而当时的手机基本都是使用的电阻触摸屏。电容触摸屏优秀的触摸品质和手感瞬间征服了消费者，带来了手机触摸屏的大变革，后面新出的手机也都采用了多点电容触摸屏。

电容触摸屏与电阻触摸屏的对比：

  • 多点触摸支持：电容触摸屏最大的优点是支持多点触摸（后面的电阻屏也支持多点触摸，但是为时已晚）
  • 触摸灵敏度：电容屏只需要手指轻触即可，而电阻屏是需要手指给予一定的压力才有反应
  • 校准需求：电容屏不需要校准，使用更便捷

如今多点电容触摸屏已经得到了广泛的应用，手机、平板、电脑、广告机等等，如果要做人机交互设备的开发，多点电容触摸屏基本是不可能绕过去的。所以本章我们就来学习一下如何使用多点触摸屏，如何获取到多点触摸值。关于电容屏的物理原理我们就不去研究了，毕竟我们不是开发电容屏的，而是电容屏的使用者，我们只需要关注如何使用电容屏，如何得到其多点触摸坐标值即可。

触摸屏的组成结构：

屏幕其实是由显示面板+触摸屏组合起来的。底下是显示面板，上面是触摸面板，将两个封装到一起就成了带有触摸屏的屏幕。电容触摸屏也是需要一个驱动IC的，驱动IC一般会提供一个I2C接口给主控制器，主控制器可以通过I2C接口来读取驱动IC里面的触摸坐标数据。

注意： M4-R1开发板搭载了一组I2C触摸接口，目前适配的驱动为gt911、FT5X06、FT5406等。与前文中来自Linux内核的驱动程序不同，该驱动为HDF框架下的驱动，用户可以在 /drivers/hdf_core/framework/model/input/driver/touchscreen/ 路径下看到支持的触摸IC。

1.2 Linux下的input子系统介绍

input就是输入的意思，因此input子系统就是管理输入的子系统，是Linux内核针对某一类设备而创建的框架。比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等等这些都属于输入设备，不同的输入设备所代表的含义不同，按键和键盘就是代表按键信息，鼠标和触摸屏代表坐标信息，因此在应用层的处理就不同。

input子系统架构：

  • input驱动层：负责具体硬件设备的驱动实现
  • input核心层：提供统一的接口和管理机制
  • input事件处理层：处理和分发输入事件

最终给用户空间提供可访问的设备节点，input子系统框架如下图所示：

input子系统框架图

对于应用开发来说，我们只需要关心内核空间发送给用户空间的数据即可。

2 I2C触摸板卡接口

I2C触摸板卡接口

3 触摸屏使用---命令行方式

3.1 设备树解析

提示

下文的文件路径：out/kernel/src_tmp/linux-5.10/arch/arm64/boot/dts/rockchip/ 需要先编译码源。

下面简单的解析一下挂载在I2C1总线上的触摸屏控制器节点的描述。

注意

有两个触摸屏控制器都挂载在 SoC 的 I2C1 总线上,下文以测试屏幕搭载的汇顶科技的GT911触摸IC节点为例进行介绍.

首先是基础定义层（ rk3568.dtsi ）：

i2c1: i2c@fe5a0000 {
    compatible = "rockchip,rk3399-i2c";
    reg = <0x0 0xfe5a0000 0x0 0x1000>;
    clocks = <&cru CLK_I2C1>, <&cru PCLK_I2C1>;
    clock-names = "i2c", "pclk";
    interrupts = <GIC_SPI 47 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&i2c1_xfer>;
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    status = "disabled";
};

rk提供的基础定义设备树源文件中，并不提供直接的I2C触摸控制器节点描述,而是提供了I2C总线上的通用I2C控制器节点描述，原因也很简单：为了防止设备树又臭又长，这也正是我们使用设备树的初衷，下面对i2c1节点进行简单的分析。

  • compatible : 指定兼容性，支持RK3399 I2C控制器
  • reg : 寄存器地址范围（0xfe5a0000-0xfe5a0fff）
  • interrupts : 中断号47，高电平触发
  • clocks : I2C功能时钟（CLK_I2C1）和APB时钟（PCLK_I2C1）
  • pinctrl-0 : 默认使用i2c1_xfer引脚组
  • status : 默认禁用状态

下面是引脚配置层（ rk3568-pinctrl.dtsi ）

i2c1_xfer: i2c1-xfer {
    rockchip,pins =
        /* i2c1_scl */
        <0 RK_PB3 1 &pcfg_pull_none_smt>,
        /* i2c1_sda */
        <0 RK_PB4 1 &pcfg_pull_none_smt>;
};
..............

touch_gpio: touch-gpio {
    rockchip,pins =
        /* 中断引脚 */
        <0 RK_PB5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>,
        /* 复位引脚 */
        <0 RK_PB6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
};

以上两个节点分别是I2C1总线和触摸芯片的引脚配置节点，分别对应了I2C1的SCL和SDA引脚，以及触摸芯片的中断引脚和复位引脚。

  • i2c1_xfer : I2C1总线引脚，使用GPIO0_B3作为SCL，GPIO0_B4作为SDA
  • touch_gpio : 触摸芯片控制引脚，GPIO0_B5作为中断引脚（上拉），GPIO0_B6作为复位引脚

最后再看板级配置层（ rk3568-toybrick.dtsi ）：

&i2c1 {
    status = "okay";

    gt9xx: gt9xx@5d {
        compatible = "goodix,gt9xx";
        status = "okay";
        reg = <0x5d>;
        reset-gpio = <&gpio0 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        touch-gpio = <&gpio0 RK_PB5 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
        max-x = <7200>;
        max-y = <1280>;
        tp-size = <911>;
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&touch_gpio>;
        power-supply = <&vcc3v3_lcd0_n>;
    };
};

该节点用于设置触摸屏的相关参数，如最大坐标、触摸点数量等，具体内容如下：

  • &i2c1 : 引用基础定义中的i2c1节点
  • status = "okay" : 使能I2C1控制器和gt9xx触摸芯片
  • reg = <0x5d> : gt911芯片的I2C从设备地址为0x5d
  • reset-gpio : 复位引脚使用GPIO0_B6，高电平有效
  • touch-gpio : 中断引脚使用GPIO0_B5，低电平触发
  • max-x/max-y : 触摸屏分辨率7200x1280
  • tp-size = <911> : 指定触摸芯片型号为gt911
  • power-supply : 电源供应来自vcc3v3_lcd0_n

3.2 应用层对触摸相关设备的测试方法

触摸屏属于input输入子系统设备，input子系统是Linux对输入设备提供的统一驱动框架。如按键、键盘、触摸屏和鼠标等输入设备的驱动方式是类似的，使用input子系统驱动的输入设备可以通过统一的数据结构提交给内核，该数据结构包括输入的时间、类型、代号以及具体的键值或坐标，内核通过 /dev/input 目录下的文件接口传递给用户空间。

getevent调试工具：

input输入子设备系统可以通过 getevent 命令来获取设备上报给系统的事件：

  • getevent 是一个Android/Linux系统下的调试工具
  • 用于监听并显示内核输入子系统产生的原始输入事件
  • 可以看到最底层的、未经任何处理的硬件输入信号

板卡中内置了 getevent 命令，可以用该命令来调试触摸屏是否正常工作。

在 /dev/input 目录下，使用指令：

getevent

可以获取到所有input子设备，并监听所有设备上报事件。 事件格式解析：

返回的事件格式：设备: 类型 代码 值

事件类型表：

类型代码事件类型说明
0000EV_SYN同步事件
0001EV_KEY按键事件
0003EV_ABS绝对坐标事件（触摸屏）

事件代码表：

代码名称说明
0035ABS_MT_POSITION_XX坐标
0036ABS_MT_POSITION_YY坐标
0039ABS_MT_TRACKING_ID触摸点ID
0000SYN_REPORT报告同步
0002SYN_MT_REPORT多点触控报告

事件值说明：

值类型含义
坐标值十六进制坐标
00000000新触摸点开始
ffffffff触摸点结束
00000001按键按下
00000000按键释放

监听特定设备：

如果想要监听具体的子设备及其上报的事件类型，可以使用指令：

getevent -l /dev/input/event*

它会实时反馈十六进制坐标信息（x，y）和触摸点ID和同步事件，下面对事件类型和事件代码进行解释。

Linux输入事件类型：

事件类型功能典型应用
EV_KEY按键事件电源键、音量键
EV_ABS绝对坐标事件触摸屏、游戏摇杆
EV_REL相对坐标事件鼠标移动、滚轮
EV_SYN同步事件数据帧结束标志
EV_MSC杂项事件其他类型事件
EV_SW开关事件盖子开合、耳机插拔

触摸屏常用事件代码：

代码名称功能说明
ABS_MT_TRACKING_ID触摸点ID正数=新触摸，ffffffff=触摸结束
ABS_MT_POSITION_XX坐标触摸点横坐标
ABS_MT_POSITION_YY坐标触摸点纵坐标
ABS_MT_PRESSURE压力值触摸压力大小
ABS_MT_TOUCH_MAJOR触摸面积接触面积大小

3.3 具体功能演示

3.3.1 查看输入设备

首先进入目录 /dev/input/，可以查看到几个输入事件：

输入设备列表

3.3.2 识别触摸屏设备

使用指令 getevent 查看输入事件对应的输入设备：

getevent设备识别

显然，设备名为"touchscreen"的设备就是我们的触摸屏。

3.3.3 监听触摸事件

在亮屏状态下，点击屏幕，即可在终端查看到对应的触摸事件：

原始触摸事件

3.3.4 可读性更高的事件显示

我们使用可读性更高的指令 getevent -l /dev/input/event* 再次进行测试，点击屏幕后看到屏幕返回信息如下：

可读触摸事件