0引言
PDA(個人數(shù)字助理)實際上是一種比筆記本電腦還要小得多的手持式電腦,，這種手持設(shè)備兼有計算、網(wǎng)絡(luò),、傳真,、電話等多種功能，使得個人信息管理變得尤為方便,，網(wǎng)上沖浪,、收發(fā)電子郵件都可以通過無線方式解決。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,，具有耗電少,、亮度高、體積小等特點的LCD(液晶顯示器)被廣泛應(yīng)用于PDA系統(tǒng)中,。
S3C2410是三星公司設(shè)計的32位RISC(精簡指令集計算機)嵌入式處理器,。該芯片基于ARM920T、內(nèi)核,，集成了眾多的常用資源,，如LCD控制器、SDRAM控制器,、1個觸摸屏接口,、2個SPI接口等，內(nèi)核最高工作頻率可達266 MHz,。適用于信息家電,、智能電話,、平板(Tablet)電腦,、PDA、移動終端等領(lǐng)域。
1 S3C2410 LCD控制器的電路設(shè)計
1.1S3C2410的LCD控制器
S3C2410的LCD控制器用來傳輸圖像數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,，該控制器由REGBANK(控制寄存器組),、LCDCDMA(專用DMA)、VIDPCS(視頻信號處理單元),、LPC3600和TIMEGEN(時序信號產(chǎn)生單元)組成,。其中：REGBANK包含17個可編程寄存器和幾個256×16的調(diào)色板存儲器，用來配置LCD控制器,，并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),；LCDCDMA提供了視頻信號的快速傳輸通道，自動通過系統(tǒng)總線從系統(tǒng)幀緩存中取出視頻數(shù)據(jù),，并傳輸?shù)揭曨l信號處理單元,；VIDPCS將專用DMA中取出的信號進行整形并提高驅(qū)動能力等處理后，輸出到外部數(shù)據(jù)端口VD[23：0],；TIMEGEN和LPC3600產(chǎn)生LCD屏所需要的控制時序,。
S3C2410 LCD控制器可以產(chǎn)生用于控制TFT-LCD的時序信號，主要包括VCLK(像點時鐘),、VDEN(數(shù)據(jù)有效信號),、VSYNC(垂直同步信號)、HSYNC(水平同步信號),、LEND(行結(jié)束信號)及LCD_PWREN(液晶屏使能信號),。其中：VCLK信號是LCD控制器和LCD驅(qū)動器的像素時鐘信號，LCD控制器在VCLK信號的上升沿處將數(shù)據(jù)送出,，在VCLK信號的下降沿處被LCD控制器采樣,；VSYNC信號是垂直同步信號(也稱幀同步信號)，用來指示新的一幀圖像的開始,；HSYNC信號是水平同步信號(或行同步信號),，用來給出新的一行掃描信號的開始；VDEN信號是數(shù)據(jù)使能信號,；LEND信號是行掃描結(jié)束信號,，LCD驅(qū)動器在每掃描一行像素后給出該信號；LCD_PWREN信號用來控制LCD控制器的開或關(guān),，以便降低功耗,，它需要LCD控制器硬件設(shè)計的支持。
1.2S3C2410的LCD控制器寄存器操作和設(shè)置
S3C2410的LCD控制器內(nèi)部設(shè)有較多的寄存器,，其中與時序信號高度相關(guān)的寄存器位于寄存器組中的LCDCON1／2／3／4／5,。本系統(tǒng)設(shè)計的LCD驅(qū)動器需要LCD控制器給出VCLK、VDEN,、LCD_PWREN和VD[23：0]信號,。VCLK信號依賴于LCDCON1寄存器中CLKVAL和S3C2410的HCLK的取值,，具體公式為： VCLK(Hz)=HCLK／[(CLKVAL+1)×2]
VSYNC和HSYNC的產(chǎn)生依賴于LCDCON2／3寄存器及HOZVAL和LINEVAL的配置，其中：
HOZVAL=水平像素數(shù)-1
LINEVAL=垂直顯示尺寸-1
幀頻率VSYNC與LCDCON1／2／3／4寄存器中的VSPW,、VBPD,、VFPD、LINEVAL,、HSYNC,、HBPD、HFPD,、HOZVAL和CLKVAL有關(guān),。
1.3 S3C2410與LCD的接口電路
S3C2410支持TFT／STN型的LCD，但是不能直接與LCD相連,，需要接口板驅(qū)動,，而本系統(tǒng)所用臺灣建美電子股份有限公司的LCD集成了驅(qū)動電路，使得設(shè)計更為方便穩(wěn)定,，該LCD應(yīng)用了最新的QVGA技術(shù),，分辨率是240×320像素的液晶輸出方式，使得顯示的像素更高,、更清晰,。該LCD采用4線電阻觸摸屏，4線電阻模擬量技術(shù)的2層透明金屬層工作時每層均增加恒定電壓：一個豎直方向YD,、YU,，一個水平方向XR、XL,，總共需4根電纜,。其特點是：高解析度，高速傳輸反應(yīng),，表面硬度處理,，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理,，具有光面及霧面處理,，一次校正，穩(wěn)定性高,，永不漂移通過,。JEMITEK的LCD通過50引腳的插座與S3C2410接口電路連接，如圖1所示,。
2 PDA的觸摸屏設(shè)計
在PDA中,，實現(xiàn)PDA與人的交互非常重要，在普通PC機上人與機器的交互基本上都是通過鍵盤或鼠標(biāo),，但在PDA中,，為系統(tǒng)配備一個鍵盤或鼠標(biāo)顯然帶來很多不便,。因此，現(xiàn)在絕大部分PDA都配備有觸摸屏,。觸摸屏是透明的,，一般情況下都是與LCD粘在一起,，當(dāng)用戶在觸摸屏上點擊時,，系統(tǒng)可以得到點擊的位置，將該位置坐標(biāo)換算到LCD坐標(biāo),，就可以實現(xiàn)用戶與機器的交互,。
觸摸屏的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
當(dāng)用戶點擊觸屏?xí)r,，頂層和底層通過中間的導(dǎo)通層連接,，如果想測X方向的坐標(biāo)，則在X+和X-兩極加上電壓,，從Y+或Y-取出電壓,，根據(jù)取出的電壓可以得到用戶點擊的X方向的坐標(biāo)。當(dāng)測Y方向的坐標(biāo)時實現(xiàn)方式一樣,。
觸摸屏電路接口看上去很簡單,，但如果不加注意，會帶來很多問題,，例如采樣不準,、速度上不來，往往這些又是無法容忍的,，因為觸摸屏是產(chǎn)品與用戶交互的界面,，直接影響到產(chǎn)品的形象。
對觸摸屏電路的設(shè)計有以下要求：
a)觸摸屏控制器電路模擬部分供電建議單獨選用一個LDO來提供,；
b)觸摸屏控制器電路要進行地分割,，即模擬地和數(shù)字地分開，采用單點接地,；
c)布線時觸摸屏控制器電路的模擬部分一定要獨占一部分空間,，不要與其他電路及信號混合到一起，特別要遠離強電磁和電場輻射源,，布線的路徑要清晰,；
d)觸摸屏接口要有濾波措施，布線時注意器件的布局,，要符合濾波器件的布局原則,。
圖3為觸摸屏的參考設(shè)計電路。
3 PDA的鍵盤電路設(shè)計
PDA鍵盤采用4×5矩陣式鍵盤掃描方式連接,，采用軟件去抖,，節(jié)省成本,，根據(jù)需求共有下列按鍵：數(shù)字鍵0～9，*,，#,，BACK，SELECT,，OK,，四向鍵，Power鍵,。鍵盤電路如圖4所示,。
除了Power鍵,，其他按鍵(共16鍵加四向鍵)按矩陣式鍵盤來實現(xiàn),。鍵盤單獨定制為鍵盤FPCB(柔性印制電路板),，目前的設(shè)計中采用的是5行行輸入和4行列輸入,，共20個鍵,。其中：Power鍵和掛機鍵復(fù)用,，采用KEYON資源,，利用長按和短按方法區(qū)分實現(xiàn),；其余19個鍵利用鍵盤矩陣掃描方式實現(xiàn),；鍵盤FPCB與主板的連接,，采用20板對板連接器。根據(jù)對鍵盤FPCB上器件的高度限制(不超過0.5 mm),，鍵盤背光燈和限流電阻均采用薄膜封裝,。把限流電路放置在鍵盤FPCB上，主要是避免背光燈不均勻性,，影響視覺效果,。鍵盤背光信號采用PWM(脈寬調(diào)制)背光信號，4個背光燈共用一組背光信號,，由于每個背光燈的標(biāo)準額定電流為5 mA,，選用限流電阻值68 Ω。每組背光信號驅(qū)動電流為30 mA,，4個背光燈需20 mA,，在背光信號驅(qū)動能力之內(nèi)。在電路設(shè)計過程中,，由于鍵盤與人體接觸比較平凡,，而且人體經(jīng)常攜帶電壓很高的靜電，特別是在干燥的冬天,，而靜電常常會使整個系統(tǒng)死機甚至還有可能擊穿芯片,，所以在設(shè)計中按鍵的兩端必須并聯(lián)靜電放針電路，防止因靜電損害設(shè)備,。
4結(jié)束語
本文結(jié)合實際消費電子PDA的研究與開發(fā)要求,，參照目前國內(nèi)外PDA的各種功能和結(jié)合實際需要,，選用三星公司的S3C2410處理器，結(jié)合PDA通用功能的需要,，并考慮硬件擴展的方便性,，設(shè)計了PDA人機接口的實現(xiàn)方案。并以該方案為基礎(chǔ),，結(jié)合實際需要,，選用所需的各種器件，構(gòu)成了PDA人機接口的實際系統(tǒng),，完成了樣機的硬件設(shè)計與制作,。