嵌入式linux操作系统下触摸屏的实现与分析实验报告

华南理工大学XXX课程实验报告

实验题目:嵌入式linux操作系统下触摸屏的实现与分析实验报告姓名:___________  学号:______班级: ___________ 组别: ________合作者: __________________指导教师: ______________________

一．硬件平台1、处理器：三星S3C2410，200MHZ2、内存：SDRAM，64M3、外存：NAND FLASH，64M4、LCD&触摸屏：SHARP，640×480，TFT5、串口：RS232，RS485二．处理器结构1、处理器核心MMU，DCACHE，ICACHE，JTAG2、系统总线SDRAM，FLASH，LCD，中断，USB3、外部总线串口，USB，GPIO试验一：bootloader (ads、引导)

1、熟悉ADS 1.2开发工具创建、编译、下载、调试工程2、串口通讯串口控制器初始化、收/发数据3、配置主机端的nfs服务器配置主机端的nfs服务器，以连接linux核心4、下载并运行linux核心使用自己的串口程序下载并运行linux核心主要内容：•编写串口接收数据函数•编写串口发送数据函数•打印菜单，等待用户输入•下载并运行linux核心•配置主机的nfs服务器，与linux核心连接其他部分代码从教师用机中拷贝linux核心从教师机中拷贝主要步骤：•修改bootloader：菜单、串口收发、命令行；•使用ads1.2编译bootloader；•使用uarmjtag下载、调试bootloader；•使用axd查看变量、内存，单步跟踪；•配置超级终端，与bootloader通讯；•使用超级终端下载Linux核心映像；•启动Linux核心运行，察看结果；（bootloader调试成功后再继续以下步骤）•主机重起到ubuntu，配置nfs，配置cutecom；•重新下载Linux核心映像，启动核心运行后，察看是否成功加载nfs上的root文件系统。需要补充的代码：接收串口数据并做相应处理while(1){打印菜单并等待用户输入;switch(ch) //根据用户输入做相应处理{case '1':imgsize=xmodem_receive((char *)KERNEL_BASE, MAX_KERNEL_SIZE);if(imgsize==0) //下载出错;else   //下载成功;break;case '3':nand_read((unsigned char *)KERNEL_BASE, 0x00030000, 4*1024*1024);case '2':BootKernel();  //这里是不会返回的，否则出错;break;default:break;}}打印菜单：Uart_puts("Menu:\n\r");Uart_puts("1.Load kernel via Xmodem;\n\r");Uart_puts("2.Boot linux; \n\r");Uart_puts("3.Load kernel from flash and boot; \n\r");Uart_puts("Make your choice.\n\r");

do{ch=Uart_getc();}while(ch!='1' && ch!='2' && ch!='3');

串口读写：void Uart_putc(char c){while(!SERIAL_WRITE_READY());((UTXH0) = (c));}

unsigned char Uart_getc( ){while(!SERIAL_CHAR_READY());return URXH0;}

设置Linux核心启动命令行char *linux_cmd="noinitrd init=/init root=/dev/nfs nfsroot=172.16.68.25:/rootfs,tcp ip=172.16.68.24 console=ttySAC0";nfs服务器设置编辑/etc/export文件：/home/arm_os/filesystem/rootfs 目标板ip(rw,sync)/home/arm_os/filesystem/rootfs 主机ip(rw,sync)

启动nfs服务器：/etc/init.d/nfs-kernel-server restart

测试nfs服务器：mount 主机ip:/home/arm_os/filesystem/rootfs /mnt•试验二：linux kernel (gcc、make)1、熟悉基本的linux命令文件操作、文件编辑串口工具、程序开发2、配置linux核心make menuconfig3、交叉编译linux核心make zImage主要工作•熟悉基本的linux命令•配置linux核心•交叉编译linux核心•调试自己编译的核心•挂载nfs上的root（根目录）•编写一个小程序在目标板上运行主要步骤：•用root用户登录ubuntu （合理使用权限）；•解压缩源码包到/home/下；•察看解压缩后的/home/arm_os目录：Linux核心、编译器、root等；•配置并测试nfs；•配置cutecom：115200，XModem，No line end；•配置核心：make menuconfig；•编译核心：make；•下载并运行核心，加载root文件系统；•重新设置cutecom为LF line end；•熟悉基本的Linux命令；•编写一个小程序在目标板上运行，察看结果。

•试验三：linux driver (uart)

1、Linux驱动编程•基本接口•常用函数2、串口驱动•申请中断处理•串口数据读、写主要工作：•编写串口驱动初始化、释放函数；•编写串口驱动接收数据函数；•编写串口驱动发送数据函数；•编写串口驱动中断处理函数；•编写串口访问应用程序；•使用模块方式编译驱动；•使用模块方式调试驱动；•实现基本的串口数据收发。主要步骤：•填写函数：uart_init、uart_exit、uart_open、uart_ release，实现串口设备初始化、释放、打开、关闭；•填写函数： irq_rev_uart、uart_write、uart_read，实现串口设备中断处理、读、写；•用模块方式编译Linux核心，生成uart.ko，启动目标板Linux核心，用insmod、rmmod等命令操作模块；•用printk打印调试串口驱动，包括中断相应，读写等；•编写应用程序：uart.c，实现打开串口设备、读写等，把主机端由comcute发过来的串口数据回传给主机；•将目标板上串口线连到串口1；•编译应用程序uart.c，实现和主机间的串口通讯。部分代码：串口设备初始化函数int ret;dev_t devno = MKDEV(uart_major, 0);if(uart_major){ret = register_chrdev_region(devno, 1, "uart");}else {ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "uart");uart_major = MAJOR(devno);}if(ret < 0){ printk("Register chrdev region failed!\n"); return ret;  }cdev_init(&uart_cdev, &uart_fops);ret = cdev_add(&uart_cdev, devno, 1);if(ret){ printk("Add c device failed!\n");  return ret;  }uart = ioremap(S3C2410_PA_UART1, 0x4000);device_init();ret = request_irq(IRQ_S3CUART_RX1, irq_rev_uart, IRQF_DISABLED, "uart", NULL);if(ret){ printk("Request irq failed!\n");     return ret; }loop_buffer_init(&readb, UART_SIZE); printk("Uart module init.\n");return 0;串口设备释放函数loop_buffer_free(&readb);

free_irq(IRQ_S3CUART_RX1, NULL);

cdev_del(&uart_cdev);

unregister_chrdev_region(MKDEV(uart_major,0),1);

printk("Uart module exit.\n");串口设备中断处理函数char c;

while(!(__raw_readb(uart + S3C2410_UTRSTAT) & 0x1));

c = (char)__raw_readl(uart + S3C2410_URXH);

loop_buffer_add(&readb, c);

return 0;串口设备读函数int i = 0;

if(*ppos >= UART_SIZE)   return -EIO;if(*ppos + size > UART_SIZE) size = UART_SIZE - *ppos;do{char c;if(!loop_buffer_del(&readb, &c)){copy_to_user(buf+i, &c, 1);i++;}elseschedule_timeout(10);} while(i < size);return size;串口设备写函数int i; char wmem[UART_SIZE];

if(*ppos >= UART_SIZE) return -EIO;

if(*ppos + size > UART_SIZE)size = UART_SIZE - *ppos;

copy_from_user(wmem, buf, size);for(i=0; i

return size;串口访问应用程序#include #include int main(){int uart_fd, i; char c;uart_fd = open("/dev/uart", O_RDWR);if(uart_fd < 0){printf("Open device error!\n"); return -1;}for(i=0; i<50; i++){read(uart_fd, &c, 1); printf("%c", c);write(uart_fd, &c, 1);if(c == 'q') break;}close(uart_fd);return 0;}

•试验四：linux driver (touchscreen)1、触摸屏驱动•初始化•坐标值2、触摸屏、图形系统协调工作•触摸屏校准•拨号键盘

LCD初始化初始化GPIO（通用输入/输出）：rGPCUP=0xffffffff;rGPCCON=0xaaaaaaaa;rGPDUP=0xffffffff;rGPDCON=0xaaaaaaaa;该步骤主要配置CPU引脚的输入输出方向和工作模式初始化LCD控制寄存器：rLCDCON1=0x00000178;      //配置成为16位颜色，TFT（真彩）模式;rLCDCON2= 0x2077c241;     //行数为480；rLCDCON3=0x017A7F0F;     //行宽为640；设置 LCD在内存中的起始地址：rLCDADDR1=0x1904b000;      //FrameBuffer的首地址；rLCDADDR2=0x00096000;    // FrameBuffer的尾地址;rLCDADDR3= 0x00000300;   //虚屏行宽为640；rLCDCON1 += 1;                        //使能LCD，开始显示；Linux framebuffer设备操作fb_fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);

if(fb_fd < 0){printf("Open fb device error!\n");return -1;}

LCD_MEM_BASE = mmap(NULL,SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*2,    PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, fb_fd, 0);

memset(LCD_MEM_BASE, 0,SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*2);画像素函数void drawpixel(int x, int y, unsigned short color_mask){unsigned int bits =(SCREEN_WIDTH*y+x)*BITS_PER_PIXEL;unsigned short *tmp;

tmp = (unsigned short *)LCD_MEM_BASE+bits/16;//计算像素在内存中的地址；*tmp = color_mask;     //给象素填充颜色；return ;}画线函数void drawline(int x, int y, int length,int flag, unsigned short color_mask){int i;if (flag==0)//画横线;for (i=0;i

主要工作：•编写触摸屏驱动初始化、释放函数；•编写触摸屏驱动读取数据函数；•编写触摸屏驱动中断处理函数；•使用模块方式调试驱动；•编写触摸屏读取应用程序；•编写简单图形系统绘制应用程序，绘制一个数字键盘；•实现基本的触摸键盘程序。主要步骤：•填写函数：ts_init、ts_exit、ts_open、ts_ release，实现触摸屏设备初始化、释放、打开、关闭；•填写函数：ts_isr、ts_read，实现触摸屏读、中断处理•用模块方式编译Linux核心，生成ts_ads7843.ko，启动目标板Linux核心，用insmod、rmmod等操作模块；•用printk打印调试触摸屏驱动，包括中断相应，读等；•编写应用程序：ts_ads7843.c，实现打开触摸屏设备、读等；•在ts_ads7843.c 中增加简单图形系统绘制函数，绘制数字键盘，对触摸屏设备数据进行校正，实现触摸键盘的功能。部分代码：触摸屏设备初始化函数int ret;dev_t devno = MKDEV(ts_major, 0);if(ts_major){ret = register_chrdev_region(devno, 1, “ts_ads7843");}else {ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, " ts_ads7843 ");ts_major = MAJOR(devno);}if(ret < 0){ printk("Register chrdev region failed!\n"); return ret;  }cdev_init(&ts_cdev, &ts_fops);ret = cdev_add(&ts_cdev, devno, 1);if(ret){ printk("Add c device failed!\n");  return ret;  }spi0_base = ioremap(S3C2410_PA_SPI,0x20);device_init();init_waitqueue_head(&wq);ret = request_irq(IRQ_EINT5, ts_isr, IRQF_DISABLED, "ts_ads7843", NULL);if(ret){ printk("Request irq failed!\n");     return ret; }TS_OPEN_INT(); ts_time = jiffies;printk("Ts_ads7843 module init.\n");return 0;触摸屏设备释放函数free_irq(IRQ_EINT5, NULL);

cdev_del(&ts_cdev);

unregister_chrdev_region(MKDEV(ts_major,0),1);

printk("Ts_ads7843 module exit.\n");触摸屏设备中断处理函数if(jiffies < ts_time + HZ/20)return 0;

if((s3c2410_gpio_getpin(S3C2410_GPF5)& ADS7843_PIN_PEN) == 0){udelay(10);get_XY();ts_time = jiffies;wake_up_interruptible(&wq);udelay(2);}return 0;触摸屏设备读函数struct ts_ret ts_ret;

int size = 0;while(count >= sizeof(struct ts_ret)){interruptible_sleep_on(&wq);ts_ret.x = x;ts_ret.y = y;ts_ret.pressure = PEN_DOWN;

copy_to_user(buffer, (char *)&ts_ret, sizeof(struct ts_ret));     count -= sizeof(struct ts_ret);size += sizeof(struct ts_ret);}return size;触摸屏访问应用程序#include #include int main(){int ts_fd, i; char c; struct ts_ret ts_ret;ts_fd = open("/dev/ts_ads7843", O_RDWR);if(ts_fd < 0) {printf("Open ts device error!\n"); return -1; }for(i=0; i<50; i++){if(read(ts_fd, &ts_ret, sizeof(struct ts_ret))) {if(ts_ret.x < Xmin) ts_ret.x = Xmin;if(ts_ret.x > Xmax) ts_ret.x = Xmax;if(ts_ret.y < Ymin) ts_ret.y = Ymin;if(ts_ret.y > Ymax) ts_ret.y = Ymax;x = (ts_ret.x-Xmin) * SCREEN_WIDTH/(Xmax-Xmin);y = (ts_ret.y-Ymin) * SCREEN_HEIGHT/(Ymax-Ymin); }}close(ts_fd);return 0;}

•试验五：GPRS综合试验 (framebuffer)•试验六：GPRS综合试验1、GPRS模块控制试验•串口控制GPRS模块•AT命令集2、综合试验•电话拨号•短消息发送

串口2初始化寄存器定义：#define OSULCON2   (*(volatile unsigned char *)0x50008000)#define OSUCON2     (*(volatile unsigned char *)0x50008004)#define OSUFCON2    (*(volatile unsigned char *)0x50008008)#define OSUMCON2    (*(volatile unsigned char *)0x5000800C)#define OSUBRDIV2   (*(volatile unsigned short *)0x50008028)初始化：OSULCON0=0x03;  //设置串口数据长度、停止位、奇偶校验OSUCON0=0x85; //设置串口时钟频率、中断类型等OSUFCON0=0x01; //设置串口FIFO工作模式OSUMCON0=0x00; //设置流量控制等OSUBRDIV0=0x149; //设置串口波特率为9600bpsAT命令集1 、查询无线模块状态：发送：AT，应答：OK2、主叫电话：•发送ATD+Dial电话号码；应答：如连接不成功：NO CARRIER•举例：发送“atd13476048972\r”即主叫该号码；3、接电话：•发送:ATA,连接成功：OK,否则：NO CARRIER4、挂断电话：发送：ATH ，应答：OK5、发短消息：•发送AT+CMGF=1 ,设置短信为文本模式，应答：OK.•或发送AT+CMGF=0 ,设置短信为PDU模式, 应答：OK.•发送AT+CMGS=电话号码短信内容•举例:(1)发送“at+cmgf=1\r”,设为文本模式；(2) 发送“at+cmgs=13476048972\r”.(3) 发送短信内容：“hello…”内容以ctrl+z结束(发送字符码26，表示结束）.上述例子表示向134….发送短消息，内容为：hello…注意：发送AT命令给无线模块时，中间应有一定的时间延时。

主程序：#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include "lcd.h"

#define BITS_PER_PIXEL 16

#define SCREEN_WIDTH 640#define SCREEN_HEIGHT 480

#define CHAR_WIDTH 16#define CHAR_HEIGHT 14

#define LINE_WIDTH#define LINE_HEIGHT CHAR_HEIGHT*2+4

#define WHITE_COLOR 0xffff#define BLUE_COLOR 0x7bf#define GREEN_COLOR 0x7e0#define RED_COLOR 0xf800

#define OFFSET_X 120#define OFFSET_Y 80

int Xmin = 318, Xmax = 3381, Ymin = 420, Ymax = 3600;

int start_x[] = {80,81,126,248,366,480};int start_y[] = {80,81,92,172,252,332,344};

unsigned short *LCD_MEM_BASE;int fb_fd, ts_fd, uart_fd;

int x,y;

static int cur_x = 0;static int cur_y = 0;

static struct ts_ret {unsigned int pressure;unsigned int x;unsigned int y;} ts_ret;

static struct phonenum {char buffer[100];unsigned int tail;} phonenum;

static void drawpixel(int x, int y, unsigned short color_mask){unsigned int bits;unsigned short *tmp;if((x>=SCREEN_WIDTH)||(y>=SCREEN_HEIGHT)) return;

bits = (SCREEN_WIDTH*y+x)*BITS_PER_PIXEL;tmp = LCD_MEM_BASE + bits/16;

*tmp = color_mask;

return;}

void drawline(int x, int y, int length, int flag, unsigned short color_mask){int i;if (flag)for (i=0;i

void draw_char(int x, int y, unsigned char c, unsigned short color_mask){int i, j, t;unsigned short *p = helvB12_bits + (c - 0x20)*14;for (i=0; i

for (j=0; j

void draw_keyboard(void){int i;for (i=0;i<5;i++){drawline(start_x[0],start_y[0]+i*OFFSET_Y,SCREEN_HEIGHT,1,WHITE_COLOR);drawline(start_x[0],start_y[1]+i*OFFSET_Y,SCREEN_HEIGHT,1,WHITE_COLOR);}for (i=0;i<5;i++){drawline(start_x[0]+i*OFFSET_X,start_y[0],SCREEN_WIDTH/2,0,WHITE_COLOR);drawline(start_x[1]+i*OFFSET_X,start_y[0],SCREEN_WIDTH/2,0,WHITE_COLOR);}for (i=0;i<3;i++){draw_char(start_x[2]+i*OFFSET_X,start_y[2],'1'+i,BLUE_COLOR);draw_char(start_x[2]+i*OFFSET_X,start_y[3],'4'+i,BLUE_COLOR);draw_char(start_x[2]+i*OFFSET_X,start_y[4],'7'+i,BLUE_COLOR);}draw_char(start_x[2],start_y[5],'0',BLUE_COLOR);draw_char(start_x[3],start_y[6],'*',BLUE_COLOR);draw_char(start_x[4],start_y[5],'#',BLUE_COLOR);draw_char(start_x[5],start_y[2],'%', GREEN_COLOR);draw_char(start_x[5],start_y[3],'&',RED_COLOR);draw_char(start_x[5],start_y[4],'$',WHITE_COLOR);draw_char(start_x[5],start_y[5],'(',RED_COLOR);}

void draw_stringline(char *s, unsigned short color_mask){unsigned char *tmp = (unsigned char *)s;while (*tmp){draw_charline(*tmp,color_mask);tmp ++;}}

void draw_charline(unsigned char c, unsigned short color_mask){int i,k,n,x,y;unsigned long offset,*tmpnew;unsigned short *p = helvB12_bits+(c-0x20)*14;offset = SCREEN_WIDTH*(LINE_HEIGHT)*BITS_PER_PIXEL/32;n = SCREEN_WIDTH*(SCREEN_HEIGHT-LINE_HEIGHT-6)*BITS_PER_PIXEL/32;tmpnew = (unsigned long *)LCD_MEM_BASE;for (i=0;i=SCREEN_HEIGHT-6){for (i=n;i

x=cur_x;y=cur_y;

for (i=0;i

for (k=0;k

cur_x += helvB12_width[c-0x20] + 1;

return;}}

char getkey(int x, int y){char key;char addr[4][4] = {{'0','7','4','1'},{'*','8','5','2'},{'#','9','6','3'},{'S',' ','H','C'}};x = (x - 80) / 120;y = (y - 80) / 80;

if(x < 0) x = 0;if(x > 3) x = 3;if(y < 0) y = 0;if(y > 3) y = 3;

key = addr[x][y];

draw_charline(key, RED_COLOR);

return key;

}

char dialing(void){char key, ctl, cr;ctl = 26;cr = 13;key = getkey(x, y);

printf("key = %c\n", key);

if(key!='S' & key!='H' & key!='C' & key!=' ')phonenum.buffer[phonenum.tail++] = key;

if(key == 'C'){write(uart_fd, "atd", strlen("atd"));usleep(1000);write(uart_fd, phonenum.buffer, phonenum.tail);usleep(1000);write(uart_fd, ";\r", strlen(";\r"));phonenum.tail = 0;}else if(key == 'S'){write(uart_fd, "at\r", strlen("at\r"));usleep(1000);write(uart_fd, "at\r", strlen("at\r"));usleep(1000);write(uart_fd, "at+cmgf=1\r", strlen("at+cmgf=1\r"));usleep(1000);write(uart_fd, "at+cmgs=", strlen("at+cmgs="));usleep(1000);write(uart_fd, phonenum.buffer, phonenum.tail);usleep(1000);write(uart_fd, &cr, 1);usleep(1000);write(uart_fd, "hello!", strlen("hello!"));usleep(1000);write(uart_fd, &ctl, 1);

phonenum.tail = 0;}else if(key == 'H'){write(uart_fd,"ath\r", strlen("ath\r"));printf("Open fb device error!\n");

phonenum.tail = 0;}else if(key == ' '){if(phonenum.tail > 0)phonenum.tail--;}}

int main(){fb_fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);if(fb_fd < 0){printf("Open fb device error!\n");return -1;}

ts_fd = open("/dev/ts_ads7843", O_RDWR);if(ts_fd < 0){printf("Open ts device error!\n");return -1;}

uart_fd = open("/dev/uart", O_RDWR);if(uart_fd < 0){printf("Open uart device error!\n");return -1;}LCD_MEM_BASE = mmap(NULL, SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*2,PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fb_fd, 0);memset(LCD_MEM_BASE, 0, SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*2);

phonenum.tail = 0;draw_keyboard();

for(;;){if(read(ts_fd, &ts_ret, sizeof(struct ts_ret))){if(ts_ret.x < Xmin)ts_ret.x = Xmin;if(ts_ret.x > Xmax)ts_ret.x = Xmax;if(ts_ret.y < Ymin)ts_ret.y = Ymin;if(ts_ret.y > Ymax)ts_ret.y = Ymax;x = (ts_ret.x-Xmin) * SCREEN_WIDTH/(Xmax-Xmin);y = (ts_ret.y-Ymin) * SCREEN_HEIGHT/(Ymax-Ymin);

dialing();

}}

close(fb_fd);close(ts_fd);close(uart_fd);

return 0;}实验体会通过这次实验，我对嵌入式有了实质性的认识，也有了一定的实践经验。实验的课时是很多的，通过这六次实验，我感受到使用linux嵌入式系统的乐趣，对此有了一定的理解。美中不足的是，每次实验都是按老师说的一步一步做，没有对实验原理深刻的理解，没有时间思考实验原理，每次都是按部就班的做。如果说什么建议，我希望以后这课实验的时候之前多一点时间给我们准备思考，深刻想一想实验之中的道理和问题。通过这实验，我相信大家都会多多少少有些收获，更深刻的了解了嵌入式，了解它的实验平台，最后出成果时，看到这么一台机子就能简单模拟手机来发送短信和打电话，还是触摸屏的心里还是异常欣喜的。