基于MinuGUI的嵌入式智能儀器觸摸屏設計

2.1 驅動的編寫

觸摸屏驅動在Linux框架下屬于字符設備驅動。

驅動的入口函數為ads7843 _ ts_ init ( ) ， 在該函數中，初始化I/O口， 注冊筆中斷和設備節點， 完成設備文件系統創建標準字符設備的初始化工作[ 8 - 10 ]。觸摸屏設備操作的結構通過ads7843_ts_fop s定義。

STatic struct file_operatiONs ads7843_ts_fop s = {

read： ads7843_ts_read，

poll： ads7843_ts_poll，

ioctl： ads7843_ts_ioctl，

fasync： ads7843_ts_fasync，

open： ads7843_ts_open，

release： ads7843_ts_release，

};

這樣， 只需根據實際需要正確定義該結構中的幾個函數過程， 就可完成設備驅動的開發。

當觸摸屏設備被打開時， 首先執行到ads7843_ts_open ( )函數，并在該函數中， 初始化一個緩沖區， 用于存儲坐標數據。在觸摸屏被按下后， 系統首先觸發中斷， 在ads7843_ts_interrup t ( )中斷程序中， 判斷in_timehandle全局變量的狀態， in_ timehandle在定時器函數中被改變， 也就是說進入中斷后， 先經過定時器延時20ms， 完成觸摸屏的軟件去抖， 再判斷觸摸屏是否被按下。然后通過read_xy ()函數分別切換至X和Y 通道， 完成觸點電壓的AD轉換， 并讀取12 位坐標值。

static void ads7843_ ts_ interrup t ( int IRq， void 3 dev_ id，

struct p t_regs3 regs)

{

sp in_lock_irq (tsdevlock) ;

if ( in_timehandle 》 0)

{

sp in_unlock_irq (tsdevlock) ;

return;

}

disable_irq ( IRQ_GPIO_ADS7843) ;

ads7843_ts_starttimer ( ) ;

sp in_unlock_irq (tsdevlock) ;

}

應用程序調用read ( ) 函數時， 進入驅動的ads7843_ts_read ( )接口函數。在該接口函數中獲取采樣結果， 判斷是否要對坐標進行校準， 將最終結果寫入到緩沖區中，并通過copy_to_user ( )函數將其從內核空間復制到用戶空間， 以使應用程序能夠使用。在ads7843_ts_read ( )函數中采用了非阻塞型操作， 使得在沒有數據到達的時候立即返回， 然后用異步觸發fasync ( )來通知數據的到來。ads7843 _ ts_poll ()函數用于驅動程序的非阻塞操作， ads7843_ts_fasync ( )函數用于驅動異步觸發。ads7843_ts_ioctl ( )函數中， 提供了可從用戶態控制的參數， 如觸摸屏是否在驅動中校準、屏幕的最大最小坐標值等。ads7843_ts_release( )函數用來關閉觸摸屏設備。

2.2 觸摸屏的校準

在儀器開發過程中，觸摸屏作為輸入設備與LCD配合使用。為了能使從觸摸屏采樣得到坐標與屏幕的顯示坐標對應，還需要做一個映射， 也就是要對觸摸屏進行校準。如圖4所示， 所用的觸摸屏和液晶屏都是標準的矩形， 只要安裝合理，可以認為觸摸屏的X 方向坐標只與顯示屏X 方向相關， Y方向坐標只與顯示屏的Y方向相關。假設顯示屏的分辨率是W ×H， 顯示區域的左上角對應的觸摸屏采樣坐標是( x1 ， y1 ) ，右下角對應的坐標是( x2 ， y2 ) ， 那么觸摸屏上任意一點采樣坐標( x， y) 與顯示屏坐標( xd ， yd )的對應關系可以按照如下公式計算：

這樣， 在測得( x1 ， y1 )和( x2 ， y2 ) 點觸摸屏的采樣值后， 利用上述公式編制校準函數，在觸摸屏工作的過程中， 計算出實際觸摸點對應的顯示坐標，完成觸摸屏的校準。

圖4　觸摸屏的校準

3 觸摸屏用戶應用程序

創建的Linux設備文件系統觸摸屏節點為/dev/ts.在應用程序中，可以像打開文件一樣用open函數打開設備文件， 然后用read ()函數讀取由驅動傳遞到用戶空間的數據。儀器應用程序的開發采用MiniGU I進行， MiniGU I是由北京飛漫公司開發， 可應用于實時嵌入式系統中的輕量級圖形用戶界面支持系統。其函數接口與Windows SDK類似， 開發方便。

MiniGU I的輸入抽象層( IAL： Input Abstract Layer)提供了對觸摸屏、鼠標等輸入設備的豐富支持， 并支持PXA255處理器平臺。只要經過簡單的設置就可以在應用程序中使用觸摸屏。配置安裝MiniGU I時， 使用22enable2px255bial項， 由于在安裝MiniGU I時采用了內嵌資源的靜態編譯方式， 所以在編譯之前， 需在MiniGU I的src / sysres/目錄下建立mgetc2pxa1c 文件，并在其中用下面語句設置系統參數， 將觸摸屏設為輸入設備。

static char * SYSTEM_VALUES[ ] = { “ fbcon” ，“ PX255B” ， “ /dev/ ts” ， “ none” };

MiniGU I對觸摸屏輸入的處理方式如圖5 所示。

圖5　MiniGUI 中的觸摸屏輸入

MiniGUI 通過觸摸屏設備驅動程序接收原始的輸入數據， 把它轉換為MiniGUI 抽象的觸摸屏事件和數據。

相關的底層事件處理例程把這些觸摸事件轉換為上層的觸摸消息， 放到相應的消息隊列中。應用程序通過消息循環獲取這些消息， 交由窗口過程處理。編制針對觸摸屏的應用程序時，需要做的只是在窗口接收到諸如MSG _LBUTTONDOWN 等觸屏消息時， 調用相應的語句， 完成預期操作。

4 結論

嵌入式智能儀器觸摸屏接口增強了儀器系統的人機交互功能，方便了操作人員的使用; 接口電路和驅動程序的模塊化方便了儀器的后續改進和新產品的開發，并可根據需要移植應用到各種不同場合。設計的觸摸屏接口已經成功應用在故障診斷巡檢儀器中，其工作穩定，運行可靠，具有很好的實用價值。