触摸屏控制器与DSP接口的研究与设计

1、 触摸屏控制器与DSP接口的研究与设计方志远，盛惠兴，刘强，易斐河海大学常州校区计算机及信息工程学院，江苏常州，（213022）E-mail：摘 要：本文介绍了TSC (触摸屏控制器)在DSP中的应用，其通过I2S和SPI接口与DSP的MCBSP（多通道缓冲串口）进行连接。其中给出了系统操作的时序图和序列关系，并在具体分析两种接口的情况下以图表和文字的形式给出了它们与MCBSP的连接方法以及各个运行状态的特殊值。关键词：DSP；触摸屏控制器；数据接口；SPI0 前言本文将以文字和图表的方式介绍TSC与MCBSP之间通过SPI和I2S总线的连接。德州仪器公司（TI）推出了一款用于手持计算设备的完

2、整可编程模拟接口电路(TSC)，专门控制四线触摸屏应用中的位置、压力和plate电阻测量。这一来自Burr-Brown产品线的高性能器件大大简化了个人数字助理（PDA）、蜂窝电话、MP3播放机、寻呼机和因特网电器等各种手持计算设备的数据处理1。为了控制及使用TSC(触摸屏控制器)器件我们需要一个具有相应数字接口的主处理器。TI的OMAP处理器可以作为这么一个主处理器。TI的TSC器件的控制/数据接口都使用SPI总线而音频数据接口都使用I2S总线。为了与TSC进行连接，主机处理器就需要支持相应的总线。SPI和I2S总线都可以设置以和MCBSP接口连接2。MCBSP接口是基于TI的TMS320C5

3、000、TMS320C6000数字信号处理器（DSP）。在TI的OMAP处理器中结合了TMS320C5400和 TMS320C5500内核。因此，在大多数情况下TSC和OMAP之间的连接就变成了TSC与MCBSP之间的连接。在本文中我们以TMS320vc5416DSK和TSC2100EVM系统为例。1 硬件连接C5416与TSC2100之间的硬件连接见表1和表2。第一列列出的是C5416 和TSC2100相应管脚传输的信号，同一行的表示相应的两个管脚进行连接。MCBSP的一号接口（MCBSP0）用于SPI连接，二号接口（MCBSP1）用于I2S连接。在MCBSP0中，因为SPI需要运行于停止模

4、式所以BCLKX和BCLKR以及BFSX和BFSR将互相连接。同样，MCBSP1中的BCLKR和BCLKX以及BFSR和 BFSX之间互相连接。在连接中，vc5416DSK板的硬件设置被设为缺省值。TSC2100EVM板的SW1(I2S)及SW3(SPI)接地。TSC和MCBSP的连接见表1和表2，他们之间需要一个DSK/TSC适配卡，c5416DSK板上的80脚串口（p2）和TSC2100EVM板上外部的SPI和I2S两个接头相连接3。-1- 表1 C5416与TSC2100 SPI之间的硬件连接 Tab1 C5416 and TSC2100 SPI Hardware Interface主处

5、理器管脚管脚SSMOSIMISO SPI时钟SCLK SPI从选择SPI MOSI 数据SPI MISO 数据表2 C5416与TSC2100 I2S之间的硬件连接 Tab2 C5416 and TSC2100I2S Hardware Interface主处理器管脚管脚LRCKDINDOUT I2S时钟BCLK I2S 左/右字的时钟BFSR1 I2S数据至数模转换器I2S数据至模数转换器2 SPI接口TSC2100是完全受寄存器控制的。从寄存器读和写入寄存器是通过SPI主器件的SPI接口来完成的。在本文中的SPI主器件即为MCBSP0。所以TSC2100始终是一个SPI从器件。2.1 TSC

6、2100中的SPI图1中说明了TSC SPI的时序关系，数据在ss信号有效（低电平）以后SCLK信号的第一个上升沿有效；MOSI和MISO总线上的数据在SCLK的上升沿开始变化且在下降沿被读出和采样。因此，数据SCLK信号整个下降沿必须始终保持以保证SPI接口的可靠性。SSSCLKMISOMOSI图1 SPI时序图Fig1 SPI Timing DiagramTSC2100SPI的操作序列在见图2和图3。图2显示了TSC的写时序，其中有一个或多个16比特数据块通过MOSI线从主机被发送到TSC用来控制、设置TSC。图3显示了从TSC的读时序，其中一个16比特控制字通过MOSI线写到TSC来进行

7、读操作；从TSC中MISO线上的输出的数据从数据帧的第二个16比特开始。-2-SSSCLKMOSI图2 TSC2100 SPI接口的写操作Fig2 Write Operation for TSC2100 SPI InterfaceSSSCLKMOSIMISO图3 TSC2100 SPI操作序列中的读操作Fig 3 Read Operation for TSC2100 Operation Sequence2.2 MCBSP与SPI的接口通过对帧和时钟编程有多种方法来设置MCBSP0使MCBSP0与TSC2100 SPI的连接。在本文中，我们只讨论其中的一种方式，其中为了表述方便以表格的形式表达。

8、见表3和表4所示。表3列出了MCBSP0的初始化序列和例值，其中具体列出了程序步骤和每步执行后相应寄存器值的变化情况；表4列出SPI数据接收和发送序列，详细介绍了SPI的读写操作过程及每个步骤的对应值；最后给出了一些读和写操作的实例。表3 MCBSP0初始化 Tab3 MCBSP0 Initialization程序步骤 编程值 注释等待，复位接收、发送、帧同步、采样率发生器：RRST=XRST=FRST=GRST=0 设置采样率发生器为时钟模式：CLKSTP=10FSXM=CLKXM=FSXP=1 CLKXP=0 RFRLEN=XFRLEN=000000 RWDLEN=XWDLEN=101 R

9、DATDLY=WDATDLY=01 CLKSM=1,FSGM=0,CLKGDV=199-3-SPCR2=0X0000 SPCR2=0X0000 3PCR=0X0A0CRCR1=0X00A0XR2=0X0001 RCR2=0X0001 SPGR1=0X00C7 SPCR2|0X0040 使能采样率发生器：GRST=17 等待400个CPU时钟表4 SPI读/写操作序列 Tab 4 SPI Writing/Reading Sequence 等待至少两个SCLK以使采样率发生器稳定程序步骤 编程值 注释使能接收和发送SPCR2= SPCR2|0X0001235 等待400个CPU时钟 等待或读操作数

10、 等待TX寄存器空SPCR1= SPCR1&0XFFFESPCR2= SPCR2&0XFFFE 等待至少两个SCLK以使采样率发生器稳定读或写一帧 继续读或者写 完成后禁止读或写 而读写复帧则相对复杂些。写的动作为：与单帧不同的是，当发送信号准备好时写16比特控制字到MCBSP0_DXR1且写16比特数据到MCBSP0_DXR1。当下一个发送信号准备好就写数据到下一个地址，并且重复执行这两条语句。读一个复帧的过程为：等发送信号准备好时写16比特控制字到MCBSP0_DXR1；等待下一个发送信号准备好写16比特数据到MCBSP0_DXR1，等待接收信号准备好从MCBSP0_DRR

11、1读TSC数据；再下一个送信号准备好写16比特数据到MCBSP0_DXR1，接收信号准备好读下一地址数据。就这样重复直到数据传输完为止。3 I2S接口I2S是为处理器和数字设备之间的数字音频信号传输而专门设计的。大部分的TI数字音频编码器件都支持I2S接口。TSC2100支持多种四线数字音频接口，包括I2S、左调整、右调整、DSP模式。在这些模式中TSC2100可以工作在主和从方式。因为这些接口的相似性，本文只介绍I2S接口。 LRCK/ADWSBCLKDOUTDIN图4 TSC2100中I2S的时序图Fig 4 TSC2100 I2STiming Diagram图4示出了TSC2100中I2

12、S的时序图。其中，I2S的左右频道选择，LRCK在I2S比特时钟的下降沿变化，BCLK、编码器ADC数据出DOUT和DAC数据入DIN在BLCK下降-4- 沿变化且上升沿被读。因此，DOUT和DIN必须在整个BCLK的上升沿都保持有效。为了让TSC在I2S模式中工作且能与MCBSP互操作，TSC寄存器必须通过SPI接口被设置成上述的值。4 结束语随着DSP芯片的应用越来越广泛，各个方面的相应的附属器件也得到开发并使用。本文介绍了触摸屏控制器在DSP上的应用，其中有多种实现方式，本文采取了一种相对有效的方式实现。C5416没有专用的通用I/O引脚，本文通过一种有效的方法将MCBSP扩展。这样可以

13、省掉外围的控制电路和芯片，降低系统成本。通过实验证明，本连接系统能持续稳定的工作，在实际应用中有一定的指导意义。参考文献1 刘益成.TMS320C54xDSP应用程序设计与开发M.北京:北京航空航天大学出版社,2002.2 雷勇.DSP系统设计与实现M.北京:电子工业出版社,2004.3 TMS320VC5402 FIXED-POINT DIGITAL SIGNAL PROCESSOR. .A DESIGN OF TSC AND DSP WITH MCBSPFang Zhiyuan，Sheng Huixing，Liu Qiang，Yi Fei(College of Computer & Information Engineering, Hohai Univ., Changzhou , 213022)AbstractThis article introduces the application of TSC in DSP, which connects with the MCBSP of DSP through the joint of I2S and SPI. It presents the operation sequence and timing diagram of system op