基于嵌入式系统触摸屏接口电路的实现

1、第38卷第1期收稿日期:2008211210基金项目:内蒙古自然科学基金资助项目(200508010815;200508010111作者简介:郭改枝(1968-,女,内蒙古呼和浩特市人,内蒙古师范大学讲师,主要从事单片机、DSP 、EDA 及嵌入式技术研究.基于嵌入式系统触摸屏接口电路的实现郭改枝1,郝怀姝2,张鹏举1(1.内蒙古师范大学计算机与信息工程学院,内蒙古呼和浩特010022;2.内蒙古商贸职业学院基础课教学部,内蒙古呼和浩特010010摘要:介绍了四线电阻触摸屏和触摸屏的驱动控制芯片ADS7843的工作原理,给出触摸屏与ARM7微处理器S3C44B0X 芯片接口电路的连接方法及软件

2、编程的实现方法.关键词:触摸屏;接口电路;ARM 7微处理器触摸屏是用手指或其他触摸感应介质直接触摸显示器操作电脑的一种输入设备,它是目前最友好的计算机用户接口界面,具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点.随着计算机技术和网络技术的发展,触摸屏已广泛应用于POS (Point of sales 自动服务机、信息查询设备、娱乐设备、训练和仿真、医疗设备、移动和手持式系统、工业控制设备、办公自动化设备、信息家电等各个领域.1触摸屏的工作原理电阻技术触摸屏根据工作原理分为点阵(数字式电阻触摸屏及模拟式电阻触摸屏,根据结构和从工作面引出线的多少可以分为4,5,6,8等线电阻屏.电阻触摸屏1

3、的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层,上面再覆盖一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层.它的内表面也涂有一层透明导电层,在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸的透明隔离点把它们隔开绝缘.四线电阻技术触摸屏的两层导电层都是氧化铟(ITO ,在每层的两边缘各涂一条氧化银胶,一端加5V 电压,一端加0V 电压,能在工作面的一个方向上形成均匀连续的平行电压分布.四线电阻触摸屏的两层ITO 工作面都加50V 的均匀电压分布场,即在该网络上形成电压梯度.四线电阻触摸屏引出4条线来确定触摸位置,例如在顶层电极(X +,X -上加电压,

4、则在顶层导体上形成电压梯度,当有外力使得上下两层在某一点接触时,在底层(Y +,Y -电极上就可以测得接触点处的电压,再根据该电压与电极(X +之间的距离关系,得出该处的X 坐标,然后将电压加到底层电极(Y +,Y -上,并在顶层(X +,X -电极上测量接触点的电压,从而确定Y 坐标.2触摸屏的控制芯片ADS7843内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版第38卷ADS7843采用SSO P 216引脚封装形式,温度范围-4085.为了完成一次电极电压切换和A/D 转换,需要先通过串口向ADS7843发送控制字,转换完成后再通过串口读出电压转换值.一次标准转换需要24个时图 1ADS7843芯片引

5、脚Fig.1ADS7843chip pin 钟周期.由于串口支持双向同时进行传送,并且在一次读数与下一次发送控制字的时间可以重叠,所以转换速率可以提高到每次16个时钟周期.如果条件允许,CPU 产生15个时钟周期,转换速率可以提高到每次15个时钟周期.ADS7843的引脚配置如图1所示,ADS7843的控制字功能描述见表1.图2给出ADS7843每次转换的16个时钟周期的工作时序.ADS7843芯片引脚及功能描述如下:引脚1为电源+V CC ,电压2.75V ;引脚2,3为触摸屏X +和Y +输入,分别接ADC 输入通道1和通道2;引脚4,5为触摸屏X -和Y -输入;引脚6为GND ;引脚7

6、,8为附加输入ADC 的输入通道IN 3和IN 4;引脚9为参考电源输入V REF ;引脚11为PEN IRQ 接触中断输出,必须外接10-100k 电阻;引脚12,14,16分别为DOU T 串行数据输出口、DIN 串行数据输入口、DCL K 外部时钟输入,在时钟下降沿时输出,上升沿时输入;引脚13为BU S Y 输出口,CS 为高电位时输出高阻;引脚15为CS 片选.表1ADS7843的控制字Fig.1Control characters of ADS7843位7(MSB 位6位5位4位3位2位1位0(L SB S A 2A 1A 0MODE SER/DFR PD 1PD 0图2ADS78

7、43每次转换的16个时钟的时序图Fig.2Timing diagram of 16Clock in ADS7843for each conversion图3触摸屏与ARM 微处理器的连接图Fig.3Connection graph of touch screenand the ARM microprocessor S 为起始位,控制字从DIN 上输入的第一个高电平位开始(控制字首位必须为1.A 2,A 1,A 0规定采样X 轴坐标还是采样Y 轴坐标,当值为101时采样X 轴坐标,当值为001时采样Y 轴坐标.当MOD E 为0时,转换结果为12位,当MOD E 为1时,转换结果为8位.SEF/

8、DFR 是单端/差分参考选择位.PD1,PD0是电源选择形式.3触摸屏与A RM 7微处理器S3C44B0X 的接口电路触摸屏与ARM 7微处理器S3C44B0X 的连接电路中,V REF 接基准电压;X +,X -,Y +,Y -4个引脚分别接触摸屏的4条控制线;DIN ,DOU T 分别65第1期郭改枝等:. 图4读取触摸点坐标程序流程图Fig.4The flow chart of reading touch 2point coordinates program4触摸屏与A RM 7微处理器接口的编程实现编程采用固定参考电压模式,SER/DFR =1.首先检测PEN IRQ是否为低电平,如

9、果为低电平,则认为触摸屏有接触,否则认为触摸屏无接触.通过SendSIOData (函数向DSA7843发送控制字,等待8个时钟周期后,通过ReadSIOData (函数从ADS7843读出X ,Y 的坐标值,并送到L CD 显示.将F 端口的第6位置1和0,可以关闭和打开ADS7843,通过外中断5可以判断是否有触摸动作.读取触摸点坐标4,5程序的流程图如4所示,主要程序段如下:void SendSIOData (unsigned char data r I_ISPC =BIT_SIO ;rSIODA T =data ;rSIOCON|=SIO_STAR T ;while (!(r IN T

10、PND &BIT_SIO ;r I_ISPC =B IT_SIO ;unsigned char ReadSIOData (ret urn rSIODA T ;本文给出的设计实例,已经在PCB 板上调试通过.该方法简单、实用,为分析触摸屏接口电路提供了参考资料,有助于进一步研究以ARM7TDM I 为内核的具有丰富硬件资源的S3C44B0X 嵌入式芯片和嵌入式操作系统(如C/OS 2II 的移植.参考文献:1贾智平,张瑞华.嵌入式系统原理与接口技术M .北京:清华大学出版社,2005:932170.2王田苗.嵌入式系统设计与实例开发M .北京:清华大学出版社,2003:1252195.3

11、赵星寒,刘涛.从51到ARM32位嵌入式系统入门M .北京:航空航天大学出版社,2005:2372293.4杨光友,丁毅,周国柱.基于嵌入式实时作系统C/OS 2II 的触摸屏驱动程序设计J .软件导刊,2005,18:72274.5谭爱国,据长江.基于ARM 单片机的触摸屏嵌入式系统设计J .电脑开发与应用,2005,10:56258.Implementation of Touch Screen Interface Circuit Based on Embedded SystemGUO Gai 2zhi 1,HAO Huai 2shu 2,ZHAN G Peng 2ju 1(1.Colleg

12、e of Com p uter S cience and I nf ormation Engineering ,I nner Mongolia N ormal Universit y ,Hohhot 010022,China;2.De partment of B asic Courses ,I nner Mongolia B usiness &T rade V ocational College ,Hohhot 010010,China Abstract :The p rinciple of t he 42wire resistive touch screen and t he touch screen cont roller FM7843are int roduced.The realization met hod of t he interf