触摸屏接口设计

3 触摸屏原理及硬件接口

触摸屏按其工作原理的不同可分为表面声波屏、电容屏、电阻屏和红外屏几种[6]。其中最常见的是电阻式触摸屏，其屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜。触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络。当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在另一层未加电压的电极上可测得接触点处的电压，从而知道接触点处的坐标。

ADS7843是TI公司生产的四线电阻触摸屏转换接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取样模数转换器。在125kHz吞吐速率和2.7V电压下的功耗为750μW，而在关闭模式下的功耗仅为0.5μW。由于具有低功耗和高速等特性，所以被广泛应用。图4是S3C44B0同ADS7843的连接电路。X+、Y+、X- 、Y-是转换器模拟输入端，DCLK是外部时钟输入；CS 是片选端；DIN 是串行输入，其控制数据通过该引脚输入；DOUT是串行数据输出，用于输出转换后的触摸位置数据.最大数为二进制的4095； IN3、IN4是辅助输入；PENIRQ是PEN中断引脚。其中，S3C44B0选取PG口与ADS7843接口，共使用PG2 - PG7的6条口线。

图4 S3C44B0与ADS7843的接口电路

4、彩色液晶显示及触摸屏软件设计

4.1 LCD显示

4.1.1 初始化LCD端口。

由于LCD模块与S3C44B0相连，LCD是8位数据线，所以必须初始化S3C44B0X的C口与D口。其程序如下： rPDATC = rPDATC &～ (1 << 8) | (1 << 8)；/ / LCD使能

rPCONC = rPCONC &～ ( 0xff << 8) | ( 0xff <<8)；/ / 配置VD[7∶4 ]

rPCOND = 0xaaaa;/ /配置VD[3∶0 ]，VCLK，VLINE，VM，VFRAME

rPDATC=0xffff ；

4.1.2 申请大小为640×240字节大小的显示缓冲区。

显示缓冲区就是在系统存储器中划出一块区域，用来存放要显示的图像数据。将要显示的图像数据直接放入显示缓冲区就能直接在LCD显示屏上显示出所显示的图像。其程序如下：

frameBuffer256= (unsigned char*)malloc(ARRAY_SIZE_COLOR);其中ARRAY_SIZE_COLOR=640×240

4.1.3 初始化LCD控制寄存器

在点亮LCD之前，还应该对LCD控制器相关的寄存器进行初始化[6]，使LCD控制器的配置与外接LCD显示模块特性相匹配，包括设置LCD分辨率、扫描频率、显示模式、产生控制信号和控制时序等。

4.1.4 LCD显示

LCD初始化之后，由于在S3C44B0X中，CUP不支持文件管理，必须把要显示的图片包含到程序中。例如，如果要在LCD显示640×240大小的图片，在实际操作中，首先应使用转换工具（如：Image2Lcd）把图片转换成c格式的数组文件，即把每一个像素点的颜色转换成用一个字节表示，然后把整个文件保存成240×640的数组形式。然后把文件包含在项目工程中，用循环语句即可实现显示。如要显示汉字、字符和数字等, 其方法和原理与显示图像基本一样。

4.2 触摸屏软件设计

4.2.1触摸屏模式设置

ADS7843的参考电压模式设置分为两种：单端模式和差分模式。在单端模式中，参考输入电压选取的是V cc 和GND ,由于内部的开关电阻压降影响转换结果带来误差,所以转换器内部的低阻开关对转换精度有一定影响；差分模式参考输入由未选中的输入通道Y + 、Y - 、 X + 、X - 提供参考电源和地，不管内部开关电阻如何变化,其转换结果总与触摸屏的电阻成比例,克服了内部开关电阻的影响,但当转换频率很高时则增加了功耗,需要考虑低功耗设计。

4.2.2 PENIRQ作用

由于触摸屏A/D采样时功耗增加，所以软件设计中，只有在用户按下触摸屏时，才需要进行A/D转换。为了降低功耗，充分利用该芯片的能力，配合软件设计，硬件电路设计成按下触摸屏时，通过PENIRQ 向MCU发出中断。同时软件配置ADS7843采用笔中断功能降低功耗，当按下触摸屏时，则PENIRQ引脚电位变低，MCU收到中断请求后可以发出启动转换命令，并查询BUSY引脚直到转换完成取出坐标。启动转换分两次进行，分别获得x和y方向的坐标。

4.2.3 触摸屏程序设计流程

充分权衡单端模式和差分模式的优缺点，本系统选择参考电压的输入模式为差分模式，控制程序使用的状态字[7]设置为：X通道0x90，Y通道0xD0。触摸屏程序流程如图5所示。程序中S3C44B0X的GPG7在下降沿触发的情况下检测PENIRQ是否为低电平，若为低电平则认为有按下触摸屏；否则认为没有按下触摸屏。利用I/O口模拟DIN，DOUT和DCLK上的3线串行传输时将读取的x或y轴坐标数值的控制字送入ADS7843，后再串行读出坐标值。坐标值送给S3C44B0X，CPU经过处理后在LCD上显示相应的信息并执行相应的参数指令，整个系统都是可以按照LCD上的提示，通过触摸屏来控制，从而完成人机交互的功能。

图5 触摸屏程序流程图

5 结束语

在嵌入式系统中，LCD作为人机交互的主要设备之一，具有重要的作用。本文完成了S3C44B0X控制LCD及触摸屏的软硬件设计，实践证明该系统稳定可靠, 能够达到预期效果。本文为人机界面中的LCD的硬件设计与控制驱动提供了一种实用解决方案，本方案可应用于其它嵌入式系统中。

参考文献

[1] 李力,黎敏等.一种基于MIS 的触摸屏汉字输入方法的设计[J].微机算机与信息，2006.23：98-91.

[2] 赖诚,触摸屏原理及在单片机系统的应用[J]. 商场现代化, 2006年6月(下旬刊)总第471期

[3] Samsung Electronics User’s Manual S3C44B0X 32BitRISC Microprocessor [Z]. 2003.

[4] Sharp Microelectronic User’s Manual LM7M632 Passive Matrix LCD Module [Z]. 1998.

[5] 李岩,荣盘祥. 基于S3C44B0X嵌入式µCLinux系统原理及应用[M].北京，清华大学出版社，2005.1

[6] 陈赜.ARM嵌入式实践教程[M].北京，北京航空航天大学出版社，2005.2. 149-150

[7] ADS7843 Datasheet[Z]. TI, JULY.2001