1 引言

嵌入式系統(tǒng)中觸摸屏越來越廣泛地應(yīng)用,。不同的應(yīng)用領(lǐng)域觸摸屏的設(shè)計(jì)方式也各不相同,，一般有以下三種：(1)應(yīng)用觸摸屏模塊。觸摸屏模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口與應(yīng)用系統(tǒng)（一般為PC或X86架構(gòu)的工控機(jī)）相連,，安裝驅(qū)動(dòng)程序后即可工作,，基本無需開發(fā)；(2)擴(kuò)展觸摸屏控制器,。這是嵌入式系統(tǒng)中設(shè)計(jì)觸摸屏普遍使用的方法,，常用的觸摸屏控制芯片有ADS7843、ADS7846等,，這些芯片內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器和觸摸屏的驅(qū)動(dòng)電路,，同時(shí)要設(shè)計(jì)一定的軟件；(3)與前面方式(2)相仿,，有些處理器集成了A/D轉(zhuǎn)換器,，通過IO口模擬觸摸屏的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可實(shí)現(xiàn)觸摸屏的控制。

隨著芯片技術(shù)的發(fā)展,，處理器內(nèi)部集成的資源越來越豐富,，有些芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了觸摸屏控制器。如韓國(guó)現(xiàn)代半導(dǎo)體公司的32位ARM處理器ARM7202（HMS30C7202）芯片,，其內(nèi)部集成了電阻式觸摸屏控制器,。ARM7202集成了ARM7TDMI CPU核、存儲(chǔ)器管理單元(MMU),、8KB高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache),主頻達(dá)70MHz,。是一高性能嵌入式處理器。除觸摸屏控制器外,，其片內(nèi)還包含了其他豐富的資源,，如LCD控制器,、SDRAM控制器、中斷控制器,、DMA 控制器等[1],。ARM7202與觸摸屏的接口在軟/硬件設(shè)計(jì)上有些與前面三種不同的方面。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電阻觸摸屏原理

電阻觸摸屏是一多層的復(fù)合膜,，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層,，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層,，上面再蓋有一層塑料層,，它的內(nèi)表面也涂有一層透明的導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn)把它們隔開絕緣,，如圖1,。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常絕緣的兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了一個(gè)接觸,，控制器檢測(cè)到這個(gè)接觸后,，其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場(chǎng)，另一導(dǎo)電層將接觸點(diǎn)的電壓引至控制器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,，得到電壓值后與5V相比即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo),，如圖2。同理得出X軸的坐標(biāo),。這是所有電阻觸摸屏共同的基本原理,。

嵌入式微處理器ARM7202觸摸屏接口設(shè)計(jì)V2" src="http://files.chinaaet.com/images/20110901/c747b22d-76da-4bf8-8476-19d4cc94ba73.jpg" />

2.2 ARM7202與觸摸屏的接口

ARM7202片上資源包含觸摸屏控制器，用于控制4線電阻式觸摸屏,。在5路A/D轉(zhuǎn)換通道中A0和A1是用于觸摸屏坐標(biāo)采集的,，同時(shí)芯片提供ATSXP、ATSXN,、ATSYP和ATSYN四根掃描線分別對(duì)X方向和Y方向進(jìn)行掃描,。ATSXP和ATSXN在X方向施加正向電壓時(shí)，在Y方向檢測(cè)到X坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)值,；同理ATSYP和ATSYN在Y方向施加正向電壓時(shí),，在X方向檢測(cè)到Y(jié)坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)值，分別由A0和A1采集,。為了減少系統(tǒng)功耗和觸摸屏所占CPU資源,，只在有落筆時(shí)觸摸屏控制器才啟動(dòng)掃描，通過A/D轉(zhuǎn)換得到坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)值,，因此需在外部設(shè)計(jì)落筆檢測(cè)電路,，如圖3所示。圖中IRLML6302和IRLML2402分別為PMOSFET和NMOSFET,，作為開關(guān)管控制X方向和Y方向的掃描輸出,。PB7接上拉電阻,，檢測(cè)落筆中斷，當(dāng)有落筆時(shí),，PB7檢測(cè)到低電平,，觸發(fā)中斷。PB6為中斷檢測(cè)電路的使能信號(hào),，當(dāng)PB6為高電平時(shí),，中斷有效，觸摸屏掃描無效,；反之中斷無效,，觸摸屏掃描有效。

3 觸摸屏控制程序機(jī)制

不同的操作系統(tǒng)下對(duì)觸摸屏的應(yīng)用各有不同,，但都包括了設(shè)備的初始化,、設(shè)備讀寫及中斷響應(yīng)等基本模塊。觸摸屏的驅(qū)動(dòng)程序涉及到兩個(gè)中斷：落筆中斷和觸摸屏A/D轉(zhuǎn)換中斷,。所包含的程序模塊有：觸摸屏初始化,、落筆中斷服務(wù)程序、A/D中斷服務(wù)程序,、濾波程序和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序,。這里重點(diǎn)說明觸摸屏的兩個(gè)中斷。

觸摸屏初始化程序完成外部電路的中斷設(shè)置和采樣率的設(shè)置,，并將觸摸屏的A/D中斷和A/D轉(zhuǎn)換器電源關(guān)閉,，使外部電路中斷有效。

有落筆時(shí),，外部中斷被觸發(fā),，進(jìn)入落筆中斷服務(wù)程序。在落筆中斷服務(wù)程序中清中斷源,，關(guān)外部中斷,，使外部中斷電路無效，打開觸摸屏中斷和AD轉(zhuǎn)換器電源,。此時(shí)觸摸屏電路開始掃描觸摸屏,。觸摸屏A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，產(chǎn)生A/D中斷,，進(jìn)入A/D中斷服務(wù)程序,。在觸摸屏A/D中斷服務(wù)程序中，清A/D中斷,，關(guān)觸摸屏A/D中斷,，讀A/D轉(zhuǎn)換值。此時(shí)還要判斷落筆是否繼續(xù)，若無落筆,，開外部電路中斷,，使外部中斷電路有效，關(guān)A/D中斷和A/D轉(zhuǎn)換器電源,，進(jìn)入節(jié)能模式,，如圖4(a)；若還有落筆,，要繼續(xù)開觸摸屏A/D中斷,，使外部中斷電路無效，觸摸屏的A/D轉(zhuǎn)換繼續(xù)進(jìn)行,，如圖4(b)所示,。

圖4 觸摸屏程序流圖

由A/D轉(zhuǎn)換得到的值是觸摸屏上觸摸點(diǎn)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的值，要通過一定的方法轉(zhuǎn)換為顯示屏上的坐標(biāo),。限于篇幅這里省略,，其原理和實(shí)現(xiàn)方法見參考文獻(xiàn)[2],。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí),，每次由A/D轉(zhuǎn)換寄存器得到4組轉(zhuǎn)換值，可以設(shè)計(jì)一個(gè)濾波程序以提高檢測(cè)精度,。

4 程序設(shè)計(jì)

觸摸屏的應(yīng)用程序模塊有：觸摸屏初始化,、落筆中斷服務(wù)程序、A/D中斷服務(wù)程序,、濾波程序和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序,。初始化程序、濾波程序和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序是一般常規(guī)通用程序,。觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序其核心是落筆中斷和A/D轉(zhuǎn)換這兩個(gè)中斷服務(wù)程序,，以下是在uc/OS操作系統(tǒng)下觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序的兩個(gè)中斷服務(wù)程序，其詳細(xì)說明見注釋,。

5 結(jié)束語

根據(jù)上述對(duì)觸摸屏工作機(jī)制的分析,，筆者在實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)uc/OS下編寫的觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)用于基于ARM7202的智能控制器，實(shí)踐證明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,，滿足了在復(fù)雜的實(shí)時(shí)多任務(wù)環(huán)境中觸摸屏快速響應(yīng)的要求,。

參考文獻(xiàn)

[1]Hynix Semiconductor，HMS30C7202_datasheet_ver1.3_A13,，2003.
     [2]Carlos E. Vidales, 一種校準(zhǔn)觸摸屏-顯示屏之間點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系的算法. http://www.eetchina.c

作者：楊光友 魏勝勇 周國(guó)柱 張道德 湖北工業(yè)大學(xué)院   來源：《微計(jì)算機(jī)信息》2004年09期