嵌入式操作系统Nucleus触摸屏驱动的开发.doc

嵌入式操作系统Nucleus触摸屏驱动的开发本文详细分析在Nucleus下触摸屏驱动程序的开发，针对触摸屏控制芯片ADS7846，分析其配置、工作原理，以及如何加载到操作系统中。这些方法为手机，PDA触摸屏驱动的开发有一定的借鉴意义. Nucleus 是一款优秀的嵌入式实时操作系统（RTOS），具有抢占式和时间片轮转任务调度方式，主要用在时间苛刻的嵌入式应用当中。大约95的Nucleus用ANSI C 写成，作为一个库加载到应用代码当中。目前手机行业有很多使用Nucleus。 1 触摸屏控制电路的硬件结构 触摸屏控制电路主要有一下四部分组成：进行数据处理、控制功能的MCU，一个四线电阻式触摸屏和控制芯片ADS7846, 以及显示触摸点坐标的显示部分。 在这里主要对触摸屏的硬件电路和驱动设计做一个较详细的介绍 ADS7846是美国TI公司推出的一款四线制电阻式触摸屏控制器，通过机械式触摸，可以迅速得到触摸点位置信号。它是一种典型的带有连续逼近型寄存器的A/D转换器，内部自带2.5V参考电压，一个和微处理器相连的SPI接口，同时具有测量温度、触摸压力和电池电压的功能，有可编程 的8位或12位的分辨率。在2.7V电压和125kHz的转换速率下， 功耗仅为750uW，在 power down 模式下仅为0.5uW。由于这些优良的性能，在移动设备中有大量的应用。下表为控制器的主要引脚 引脚名功能描述+Vcc逻辑正电源X+,Y+接触摸屏正电极X-,Y-接触摸屏负电极GND接地Vbat电源监控输入端PENIRQ中断输出端Vref参考电压输入输出端DOUT串行数据输出端DCLK外部时钟输入端DIN串行数据输入端BUSY忙信号输出端(低电平有效)CS片选工作原理：图2是触摸屏控制器和MCU的连接电路图。当ADS7846检测到触摸屏被按下时，它就会产生一个中断信号（PENIRQ为低电平）给MCU，MCU选中ADS7846控制器（CS为低），然后通过串行口DIN向ADS7846发送8位控制字，此后DOUT在DCLK的下降沿得到12位的输出。图3为ADS7846在每次转换为24个时钟周期下的时序图。 图22Nucleus下ADS7846的驱动设计 驱动设计的目的是将触摸坐标即时的转换为显示坐标，直接在LCD屏上显示出来，然后经过输入识别软件的处理（例如汉王的识别软件），识别出输入的字符，汉字等。 21 当触摸屏按下时，会产生一个中断，应当为ADS7846配置一个中断。在Nucleus下，中断分两种，Low level 中断（Lisr）和High level 中断（Hisr），一般的中断服务程序在Hisr当中处理。一个较为复杂的，多任务嵌入式系统当中，中断服务程序（优先级比普通任务的优先级高）不能占用太多的时间，否则可能会导致其他任务不能及时得到响应。例如在触摸屏中断服务程序的处理，在较坏的情况下，触摸屏可能一直被按下去，其Hisr就会占用很多的资源，导致别的任务（例如一个手机应用当中，可能导致接受电话的任务不能处理，而这是不能让人接受的，不能想象当你写短信时不能接受电话的情况，）所以当中断服务程序需要占用CPU较多的处理时间时，一般要在另外激活一个任务，由任务调度机制来处理和系统中其他任务的关系，它的流程图如图四所示，实践证明，这种处理方法是较好的处理方法。 图422 这里不打算对怎么创建一个Lisr,Hisr和激活一个任务做太多的介绍，详细可以看Nucleus的文档。重点介绍ADS7846的驱动程序的处理和如何将所得数据在LCD上正确显示出来。 221 ADS7846处理程序的流程图如图五所示 图5ADS7846在计算触摸坐标时有两种方式，single ended模式和difference 模式。Single ended模式利用ADS7846内部参考电压或者外部参考电压，得出的结果是一个电压的AD结果。 Difference 不需要内部或者外部的参考电压，这种模式得出的结果是触摸点在触摸屏位置上的百分比。这种模式可以消除参考电压波动对换算结果的影响。 222 ADS7846换算结果在LCD屏幕上的映射 假设LCD是个160 x 128 像素大小的屏幕，如图六所示，假设A点的坐标为（0，0），那么可知道B，C，D是（128，0），（0，160），（128，160）。通过ADS7846得出A，B，C，D的转换结果分别是（Xa，Ya），（Xb，Yb），（Xc，Yc），（Xd，Yd），再得出屏幕中任意点X转换结果（Xx，Yx），那么X的坐标（x,y）可以通过下式算出来： XXb XaXd Xc YYc YaYd Yb x (Xx-Xa) * 128 /X y = (Yx -Ya) * 160/Y 得出触摸屏的一系列坐标以后，作为手写识别软件的输入，就可得出输入的汉字，