s3c2440的觸摸屏應用與校正
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s3c2440集成了4線制電阻式的觸摸屏接口，觸點坐標的檢測是通過A/D轉換來實現的。s3c2440一共有4種觸摸屏接口模式，其中，自動（連續）XY坐標轉換模式和等待中斷模式應用地比較常見。等待中斷模式是在觸筆落下時產生一個中斷，在這種模式下，A/D觸摸屏控制寄存器ADCTSC的值應為0xD3，在系統響應中斷后，XY坐標的測量模式必須為無操作模式，即寄存器ADCTSC的低兩位必須清零。自動（連續）XY坐標轉換模式是系統依次轉換觸點的X軸坐標和Y軸坐標，其中X軸坐標值寫入寄存器ADCDAT0的低10位中，Y軸坐標寫入寄存器ADCDAT1的低10位中，在這種模式下，系統同樣會產生中斷信號。在一般情況下，為實現觸摸屏功能，先是設置為等待中斷模式，在產生中斷后，再設置為自動（連續）XY坐標轉換模式，依次讀取觸點的坐標值。在實現觸摸屏功能的過程中，除了上面介紹的幾個寄存器外，還會用到以下寄存器。寄存器ADCTSC的第8位能夠實現是觸筆落下中斷還是觸筆抬起中斷，如果寫過基于視窗應用程序的人對這一點會很熟悉，它就好像單擊鼠標操作一樣，一次單擊操作包括兩個動作：按下和釋放，這兩個動作可以完成不同的命令。寄存器ADCTSC的第3位可以選擇上拉電阻的使能，在等待中斷模式下，上拉電阻要有效，在觸發中斷后，上拉電阻要無效。寄存器ADCTSC的第2位用于選擇自動（連續）XY坐標轉換模式。觸筆抬起/落下中斷狀態寄存器ADCUPDN的低2位能夠判斷觸筆在何種狀態下引起的中斷。A/D延時寄存器ADCDLY可以設置開始中斷到真正開始A/D轉換這段時間的延時長度，它的時鐘源頻率為3.68MHz。
在開始實現觸摸屏功能之前，還需要解決一個問題，那就是觸摸屏的校正。觸摸屏和LCD是兩種不同的物理器件。對于一個分辨率為320×240的LCD，它的寬度為320個像素，高度為240個像素。而觸摸屏處理的數據是點的物理坐標，該坐標是通過觸摸屏控制器采集得到的。要想實現觸摸屏上的物理坐標與LCD上的像素點坐標一一對應上，兩者之間就需要一定的轉換，即校正。而且電阻式觸摸屏由于自身的原因參數會發生變化，因此需要經常性的校正。比較常見的校正方法是三點校正法，它的原理是：
設LCD上每個點PD的坐標為[XD,YD]，觸摸屏上每個點PT的坐標為[XT,YT]。要實現觸摸屏上的坐標轉換為LCD上的坐標，需要下列公式進行轉換：
XD＝A×XT＋B×YT＋C
YD＝D×XT＋E×YT＋F
因為其中一共有六個參數（A,B,C,D,E,F），因此只需要三個取樣點就可以求得這六個參數。這六個參數一旦確定下來，只要給出任意觸摸屏上的坐標點PT，代入這個公式，就可以得到它所對應的LCD上像素點的坐標PD。具體的求解過程就不細講，只給出最終的結果。已知LCD上的三個取樣點為：PD0,PD1,PD2，它們所對應的觸摸屏上的三個點為：PT0,PT1,PT2。A,B,C,D,E,F這六個參數最終的結果都是一個分式，而且都有一個共同的分母，為：
K＝(XT0－XT2)×(YT1－YT2)－(XT1－XT2)×(YT0－YT2)
那么這六個參數分別為：
A＝[(XD0－XD2)×(YT1－YT2)－(XD1－XD2)×(YT0－YT2)] / K
B＝[(XT0－XT2)×(XD1－XD2)－(XD0－XD2)×(XT1－XT2)] / K
C＝[YT0×(XT2×XD1－XT1×XD2)＋YT1×(XT0×XD2－XT2×XD0)＋YT2×(XT1×XD0－XT0×XD1)] / K
D＝[(YD0－YD2)×(YT1－YT2)－(YD1－YD2)×(YT0－YT2)] / K
E＝[(XT0－XT2)×(YD1－YD2)－(YD0－YD2)×(XT1－XT2)] / K
F＝[YT0×(XT2×YD1－XT1×YD2)＋YT1×(XT0×YD2－XT2×YD0)＋YT2×(XT1×YD0－XT0×YD1)] / K
下面的程序是實現觸摸屏功能的簡單實例——以觸點為中心，繪制出一個紅色的邊長為10個像素的正方形。觸點的坐標是用下面方法得到的：當觸筆落下時，進入中斷，然后讀取觸點處的坐標，直到觸筆的抬起，才退出該次中斷。由于觸摸屏需要校正，因此在使用之前需要進行校正處理。但并不是每次使用都要校正，只要坐標沒有發生漂移，就不需要再次校正。所以在進行一次校正后，只要把那幾個參數保存起來，下次需要時直接使用上次保存下來的參數即可。在這里，我們利用EEPROM來保存這幾個參數，即A,B,C,D,E,F,K分別保存在以0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80為首地址內存的連續4個字節空間內，另外內存地址0x1F保存一個標識信息，當為0x6A時，表示這幾個參數已計算并保存好了，只需從上述內存地址中讀取參數就行，而當為其他值時，就需要進行校正。校正時，需要三個取樣點，在這里我們選取LCD上的(32,24)，(160,216)，(288,120)為這三個取樣點，我們在這三個取樣點上畫一個十字（如下圖所示），只需要依次點擊這三個點，即可完成觸摸屏的校正。
…………
volatile U32 LCD_BUFFER[LCD_HEIGHT][LCD_WIDTH];
unsigned char iic_buffer[8];
unsigned char devAddr=0xa0;
int A,B,C,D,E,F,K;
volatile int xdata, ydata;
int flagIIC;//IIC標志
int flagTS;//觸摸屏標志
…………
//觸摸屏中斷
void __irq ADCTs(void)
{
rADCTSC = (1<<3)|(1<<2);//上拉電阻無效，自動連續XY坐標轉換模式開啟
rADCDLY = 40000;//延時
rADCCON|=0x1;//開始A/D轉換
while(rADCCON & 0x1)
;//檢查A/D轉換是否開始
while(!(rADCCON & 0x8000))
;//等待A/D轉換的結束
while(!(rSRCPND & ((U32)0x1<<31)))
;//判斷A/D中斷的懸掛位
xdata=(rADCDAT0&0x3ff);//讀取X軸坐標
ydata=(rADCDAT1&0x3ff);//讀取Y軸坐標
flagTS = 1;//置標志
rSUBSRCPND|=0x1<<9;
rSRCPND = 0x1<<31;
rINTPND = 0x1<<31;
rINTSUBMSK=~(0x1<<9);
rINTMSK=~(0x1<<31);//清A/D中斷，開啟A/D中斷屏蔽
rADCTSC =0xd3;//再次設置等待中斷模式，這一次是判斷觸筆的抬起
rADCTSC=rADCTSC|(1<<8);//設置觸筆抬起中斷
while(1)//等待觸筆的抬起
{
if(rSUBSRCPND & (0x1<<9))//檢查A/D觸摸屏中斷懸掛
{
break;//如果觸筆抬起，則跳出該循環
}
}
rADCDLY=50000;
rSUBSRCPND|=0x1<<9;
rINTSUBMSK=~(0x1<<9);
rSRCPND = 0x1<<31;
rINTPND = 0x1<<31;//再次清A/D中斷，開啟A/D中斷屏蔽
rADCTSC =0xd3;//設置等待中斷模式，為下一次觸筆的落下做準備
}
//繪制“十”字型
void drawCross(U32 x,U32 y,U32 color)
{
int i;
for(i=x-10;i
for(i=y-10;i
}
//觸摸屏校正
void TSCal(void)
{
int i=0;
int xt[3],yt[3];
Brush_Background(0,0,LCD_WIDTH,LCD_HEIGHT,0xFFFFFF);
drawCross(32,24,0xFF0000);
Draw_ASCII(36,28,0xFF0000,one);
drawCross(160,216,0xFF0000);
Draw_ASCII(164,220,0xFF0000,two);
drawCross(288,120,0xFF0000);
Draw_ASCII(292,124,0xFF0000,three);
//依次讀取三個采樣點的坐標值
for(i=0;i<3;i++)
{
while(flagTS==0)
delay(500);
xt[i]=xdata;
yt[i]=ydata;
flagTS=0;
}
//計算參數
K=(xt[0]-xt[2])*(yt[1]-yt[2])-(xt[1]-xt[2])*(yt[0]-yt[2]);
A=(32-288)*(yt[1]-yt[2])-(160-288)*(yt[0]-yt[2]);
B=(xt[0]-xt[2])*(160-288)-(32-288)*(xt[1]-xt[2]);
C=yt[0]*(xt[2]*160-xt[1]*288)+yt[1]*(xt[0]*288-xt[2]*32)+yt[2]*(xt[1]*32-xt[0]*160);
D=(24-120)*(yt[1]-yt[2])-(216-120)*(yt[0]-yt[2]);
E=(xt[0]-xt[2])*(216-120)-(24-120)*(xt[1]-xt[2]);
F=yt[0]*(xt[2]*216-xt[1]*120)+yt[1]*(xt[0]*120-xt[2]*24)+yt[2]*(xt[1]*24-xt[0]*216);
}
//把一個32位整型轉換為4個8位字節型，并寫入EEPROM中
void wrTStoIIC(int coef,unsigned char address)
{
iic_buffer[0]=(unsigned char)((coef&0xFF000000)>>24);
iic_buffer[1]=(unsigned char)((coef&0x00FF0000)>>16);
iic_buffer[2]=(unsigned char)((coef&0x0000FF00)>>8);
iic_buffer[3]=(unsigned char)(coef&0x000000FF);
wr24c02a(address,iic_buffer,4);
}
//讀取EEPROM中的4個8位字節，并把它們組合成一個32位的整型。
int rdTStoIIC(unsigned char address)
{
int temp;
rd24c02a(address,iic_buffer,4);
temp=(iic_buffer[0]<<24)|(iic_buffer[1]<<16)|(iic_buffer[2]<<8)|(iic_buffer[3]);
return temp;
}
void Main(void)
{
LCD_Init();
rLCDCON1|=1;
rADCDLY=50000;//設置延時
rADCCON=(1<<14)+(9<<6);//設置A/D預分頻
rADCTSC=0xd3;//設置觸摸屏為等待中斷模式。
pISR_ADC = (U32)ADCTs;
…………
flagTS = 0;
flagIIC = 1;
//讀取EEPROM中的標志地址內容，用于判斷觸摸屏校正的參數是否已計算并保存好
rd24c02a(0x1F,iic_buffer,1);
if(iic_buffer[0]!=0x6A)//如果觸摸屏的校正參數沒有計算并保存，重新校正
{
TSCal();
rINTMSK=~((0x1<<31)|(0x1<<27));//開啟IIC中斷屏蔽
iic_buffer[0]=0x6A;
wr24c02a(0x1F,iic_buffer,1);//置“觸摸屏校正參數計算并保持好”的標志信息
delay(3000);//等待一段時間，一定要有，否則EEPROM不能正確讀寫
wrTStoIIC(A,0x20);
delay(3000);
wrTStoIIC(B,0x30);
delay(3000);
wrTStoIIC(C,0x40);
delay(3000);
wrTStoIIC(D,0x50);
delay(3000);
wrTStoIIC(E,0x60);
delay(3000);
wrTStoIIC(F,0x70);
delay(3000);
wrTStoIIC(K,0x80);
}
else//如果觸摸屏校正參數已準備好，則直接讀取
{
A=rdTStoIIC(0x20);
delay(3000);
B=rdTStoIIC(0x30);
delay(3000);
C=rdTStoIIC(0x40);
delay(3000);
D=rdTStoIIC(0x50);
delay(3000);
E=rdTStoIIC(0x60);
delay(3000);
F=rdTStoIIC(0x70);
delay(3000);
K=rdTStoIIC(0x80);
}
Brush_Background(0,0,LCD_WIDTH,LCD_HEIGHT,0xFFFFFF);
while(1)
{
if(flagTS)
{
flagTS=0;
xLcd = (A*xdata+B*ydata+C)/K;//計算X軸坐標
yLcd = (D*xdata+E*ydata+F)/K;//計算Y軸坐標
Brush_Background(xLcd-5,yLcd-5,xLcd+5,yLcd+5,0xFF0000);//繪制正方形
}
delay(1000000);
}
}
本文介紹的程序要略顯復雜一些，這里對觸摸屏校正和中斷再做一總結：
1、一般地，在第一次使用觸摸屏時，需要校正一次，以后可以不再校正，除非發生了明顯的漂移。我們是把校正參數存儲在EEPROM中，下次再使用時，只需讀取該組數據即可。EEPROM中的0x1F地址用于存儲校正參數標識信息，在已經校正過的情況下，該位內容為0x6A，這樣在下次開機使用觸摸屏時，只要讀取該位內容，就可知道觸摸屏是否已校正，沒有校正則需要進行校正，已經校正過了則無需再重復校正了。
2、先設置等待中斷模式，以等待觸摸屏中斷的發生，當中斷發生并進入中斷以后，再轉換為自動連續XY坐標轉換模式，可正確讀取觸點的坐標值。在中斷程序中，當觸筆落下時進入中斷，當觸筆抬起時退出中斷，程序只記錄觸筆落下時觸點的坐標值。
該段程序的演示圖如下：
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