S3C44B0X是三星公司生產(chǎn)的基于ARM7TDMI內(nèi)核的RISC微處理器，主頻可達(dá)66MHz^[3],。它集成了包括LCD控制器在內(nèi)的等外圍器件,。LM7M632是Sharp公司推出的分辨率為640×240的STN型彩色LCD顯示屏,支持256色顯示^[4]。本文重點(diǎn)討論了S3C44B0X與LM7M632及ADS7843的接口設(shè)計(jì)以及LCD和觸摸屏的驅(qū)動(dòng)過程,。

1 S3C44B0X中內(nèi)置LCD控制器介紹

S3C44B0X中內(nèi)置的LCD控制器可以支持4級(jí)灰度,、16級(jí)灰度的黑白LCD和256級(jí)顏色的彩色LCD屏；支持3種LCD驅(qū)動(dòng)器：4位雙掃描,，4位單掃描,，8位單掃描顯示模式。內(nèi)置的LCD控制器的作用是將定位在系統(tǒng)存儲(chǔ)器（SDRAM）中的顯示緩沖區(qū)中的LCD圖像數(shù)據(jù)傳送到外部LCD驅(qū)動(dòng)器,，并產(chǎn)生必須的LCD控制信號(hào)^[5],。圖1為LCD控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。其中，VCLK是LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的像素時(shí)鐘信號(hào),；VLINE是LCD控制器和LCD 驅(qū)動(dòng)器之間的行同步脈沖信號(hào),；VFRAME是LCD控制器和LCD驅(qū)動(dòng)器之間的幀同步信號(hào)。VM是LCD驅(qū)動(dòng)器的AC信號(hào),。VD[3∶0 ]和VD[ 7∶4 ] 是LCD像素點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出端口,。

                          圖1：LCD 控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 LCD模塊及硬件接口

LM7M632是按照8位單掃描模式工作的。所謂8位單掃描方式,，就是顯示采用8位并行數(shù)據(jù)線進(jìn)行“行”數(shù)據(jù)連續(xù)移位輸出,，直到整個(gè)幀的數(shù)據(jù)都被移出為止。LCD模塊接口信號(hào)線的定義如表1所示,，圖2為LCD控制器與LCD的硬件接口的連接圖,。在該顯示系統(tǒng)的硬件電路中，S3C44B0中的內(nèi)置LCD控制器與LCD模塊LM7M632的連接是關(guān)鍵,。圖3是LM7M632模塊接口時(shí)序圖,。其中，YD是幀（寫滿整個(gè)屏的數(shù)據(jù)稱為1個(gè)“幀”）同步信號(hào),，該信號(hào)啟動(dòng)LCD屏的新一幀的數(shù)據(jù),。兩個(gè)YD脈沖之間的時(shí)間長度就稱之為“幀周期”。根據(jù)LCD模塊的特性,，幀刷新周期為12ms到14ms,，頻率為70Hz～80Hz。每1幀中包含240個(gè)LP脈沖,。LP為行（共240行）數(shù)據(jù)輸入鎖存信號(hào),，該信號(hào)啟動(dòng)LCD屏新的一行的數(shù)據(jù)。也就是行同步脈沖信號(hào),。每1行中包括640×3/8個(gè)XCK脈沖信號(hào),。XCK為行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)，也就是每一行中像素點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào),；每組8位的數(shù)據(jù)在XCK的下降沿處被輸入鎖存,。D0~D7是8位的顯示數(shù)據(jù)輸入信號(hào)。

表1：LCD模塊(LM7M632)接口信號(hào)線定義             

圖3：LM7M632模塊接口時(shí)序圖

在該顯示系統(tǒng)中,其顯示方式是以直接操作顯示緩沖區(qū)（SDRAM）的內(nèi)容進(jìn)行,LCD控制器會(huì)通過DMA方式從顯示緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù),不需要CPU干預(yù),。在256色顯示模式下,顯示緩沖區(qū)中的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)代表LCD上的一個(gè)點(diǎn)的顏色信息,因此,所需要的緩沖區(qū)的大小為640 ×240 ×1 字節(jié),其中每個(gè)字節(jié)的RGB數(shù)據(jù)格式為：由3位紅色(Bit7~Bit5)、3位綠色(Bit4~Bit2),、2位藍(lán)色 (Bit1~Bit0) 組成,。

3 觸摸屏原理及硬件接口

觸摸屏按其工作原理的不同可分為表面聲波屏、電容屏,、電阻屏和紅外屏幾種^[6],。其中最常見的是電阻式觸摸屏，其屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜。觸摸屏工作時(shí),，上下導(dǎo)體層相當(dāng)于電阻網(wǎng)絡(luò),。當(dāng)某一層電極加上電壓時(shí)，會(huì)在該網(wǎng)絡(luò)上形成電壓梯度,。如有外力使得上下兩層在某一點(diǎn)接觸,，則在另一層未加電壓的電極上可測得接觸點(diǎn)處的電壓，從而知道接觸點(diǎn)處的坐標(biāo),。

ADS7843是TI公司生產(chǎn)的四線電阻觸摸屏轉(zhuǎn)換接口芯片,。它是一款具有同步串行接口的12位取樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在125kHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750µW,，而在關(guān)閉模式下的功耗僅為0.5µW,。由于具有低功耗和高速等特性，所以被廣泛應(yīng)用,。圖4是S3C44B0同ADS7843的連接電路,。X+、Y+,、X- ,、Y-是轉(zhuǎn)換器模擬輸入端，DCLK是外部時(shí)鐘輸入,；CS 是片選端,；DIN 是串行輸入，其控制數(shù)據(jù)通過該引腳輸入,；DOUT是串行數(shù)據(jù)輸出,，用于輸出轉(zhuǎn)換后的觸摸位置數(shù)據(jù)．最大數(shù)為二進(jìn)制的4095； IN3,、IN4是輔助輸入,；PENIRQ是PEN中斷引腳。其中,，S3C44B0選取PG口與ADS7843接口,，共使用PG2 - PG7的6條口線。

4,、彩色液晶顯示及觸摸屏軟件設(shè)計(jì)

4.1  LCD顯示

4.1.1 初始化LCD端口,。

由于LCD模塊與S3C44B0相連，LCD是8位數(shù)據(jù)線,，所以必須初始化S3C44B0X的C口與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 申請(qǐng)大小為640×240字節(jié)大小的顯示緩沖區(qū)。

顯示緩沖區(qū)就是在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中劃出一塊區(qū)域,，用來存放要顯示的圖像數(shù)據(jù),。將要顯示的圖像數(shù)據(jù)直接放入顯示緩沖區(qū)就能直接在LCD顯示屏上顯示出所顯示的圖像。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

在點(diǎn)亮LCD之前,，還應(yīng)該對(duì)LCD控制器相關(guān)的寄存器進(jìn)行初始化^[6],，使LCD控制器的配置與外接LCD顯示模塊特性相匹配，包括設(shè)置LCD分辨率,、掃描頻率,、顯示模式、產(chǎn)生控制信號(hào)和控制時(shí)序等,。

4.1.4  LCD顯示

LCD初始化之后,，由于在S3C44B0X中，CUP不支持文件管理,，必須把要顯示的圖片包含到程序中,。例如，如果要在LCD顯示640×240大小的圖片,，在實(shí)際操作中,，首先應(yīng)使用轉(zhuǎn)換工具（如：Image2Lcd）把圖片轉(zhuǎn)換成c格式的數(shù)組文件，即把每一個(gè)像素點(diǎn)的顏色轉(zhuǎn)換成用一個(gè)字節(jié)表示,，然后把整個(gè)文件保存成240×640的數(shù)組形式,。然后把文件包含在項(xiàng)目工程中，用循環(huán)語句即可實(shí)現(xiàn)顯示,。如要顯示漢字,、字符和數(shù)字等, 其方法和原理與顯示圖像基本一樣。

4.2 觸摸屏軟件設(shè)計(jì)

4.2.1觸摸屏模式設(shè)置

ADS7843的參考電壓模式設(shè)置分為兩種：單端模式和差分模式,。在單端模式中,，參考輸入電壓選取的是V cc 和GND ,由于內(nèi)部的開關(guān)電阻壓降影響轉(zhuǎn)換結(jié)果帶來誤差,所以轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的低阻開關(guān)對(duì)轉(zhuǎn)換精度有一定影響；差分模式參考輸入由未選中的輸入通道Y + ,、Y - ,、 X + 、X - 提供參考電源和地,，不管內(nèi)部開關(guān)電阻如何變化,其轉(zhuǎn)換結(jié)果總與觸摸屏的電阻成比例,克服了內(nèi)部開關(guān)電阻的影響,但當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率很高時(shí)則增加了功耗,需要考慮低功耗設(shè)計(jì),。

4.2.2 PENIRQ作用

由于觸摸屏A/D采樣時(shí)功耗增加，所以軟件設(shè)計(jì)中,，只有在用戶按下觸摸屏?xí)r，才需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。為了降低功耗,，充分利用該芯片的能力,，配合軟件設(shè)計(jì)，硬件電路設(shè)計(jì)成按下觸摸屏?xí)r,，通過PENIRQ 向MCU發(fā)出中斷,。同時(shí)軟件配置ADS7843采用筆中斷功能降低功耗，當(dāng)按下觸摸屏?xí)r,，則PENIRQ引腳電位變低,，MCU收到中斷請(qǐng)求后可以發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令，并查詢BUSY引腳直到轉(zhuǎn)換完成取出坐標(biāo),。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換分兩次進(jìn)行,，分別獲得x和y方向的坐標(biāo)。

4.2.3 觸摸屏程序設(shè)計(jì)流程

充分權(quán)衡單端模式和差分模式的優(yōu)缺點(diǎn),，本系統(tǒng)選擇參考電壓的輸入模式為差分模式,，控制程序使用的狀態(tài)字^[7]設(shè)置為：X通道0x90，Y通道0xD0,。觸摸屏程序流程如圖5所示,。程序中S3C44B0X的GPG7在下降沿觸發(fā)的情況下檢測PENIRQ是否為低電平，若為低電平則認(rèn)為有按下觸摸屏,；否則認(rèn)為沒有按下觸摸屏,。利用I/O口模擬DIN，DOUT和DCLK上的3線串行傳輸時(shí)將讀取的x或y軸坐標(biāo)數(shù)值的控制字送入ADS7843,，后再串行讀出坐標(biāo)值,。坐標(biāo)值送給S3C44B0X，CPU經(jīng)過處理后在LCD上顯示相應(yīng)的信息并執(zhí)行相應(yīng)的參數(shù)指令,，整個(gè)系統(tǒng)都是可以按照LCD上的提示,，通過觸摸屏來控制，從而完成人機(jī)交互的功能,。

5 結(jié)束語

    在嵌入式系統(tǒng)中,，LCD作為人機(jī)交互的主要設(shè)備之一，具有重要的作用,。本文完成了S3C44B0X控制LCD及觸摸屏的軟硬件設(shè)計(jì),，實(shí)踐證明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠, 能夠達(dá)到預(yù)期效果。本文為人機(jī)界面中的LCD的硬件設(shè)計(jì)與控制驅(qū)動(dòng)提供了一種實(shí)用解決方案,，本方案可應(yīng)用于其它嵌入式系統(tǒng)中,。

參考文獻(xiàn)

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[2] 賴誠,觸摸屏原理及在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 商場現(xiàn)代化, 2006年6月(下旬刊)總第471期

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

[5] 李巖,榮盤祥. 基于S3C44B0X嵌入式µCLinux系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京,，清華大學(xué)出版社,，2005.1

[6] 陳賾.ARM嵌入式實(shí)踐教程[M].北京,，北京航空航天大學(xué)出版社，2005.2. 149-150

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