基于ARM9的觸摸屏交互功能模塊設計

　　本文以ARM920T內核的S3C2410芯片GX開發板為硬件平臺，采用Windows CE操作系統，設計了嵌入式系統觸摸屏交互功能模塊。并對有關技術問題做了分析與討論。

　　1引言

　　嵌入式系統拉近了人與計算機的距離，形成一個人機和諧的工作與生活環境。從某一個角度來看，觸摸屏作為嵌入式計算機系統中一體化的輸入輸出設備，在制造工業、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等方面均得到廣泛應用，影響到人類工作與生活的各個領域并極具應用前景，它與嵌入式系統的交互功能的程序設計是整個系統設計的關鍵。本文描述的這樣的設計過程，對其中的技術問題給出了詳細的解釋。功能設計基于ARM920T內核的S3C2410芯片，以GX開發板為硬件平臺，是以Windows CE為操作系統實現的圖文交互界面模塊。

　　2系統交互功能的設計

　　2.1系統構架

　　通常嵌入式系統的構架可以分成四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出(I/O)和軟件部分。由于多數嵌入式設備的應用軟件和操作系統都是緊密結合的，在這里我們對其不加區分，這也是嵌入式系統和通用PC系統的最大區別。觸摸屏嵌入式設計框圖見圖一。

　　2.2 Windows CE的主要功能

　　它是一個全新開發的模塊化的圖形用戶界面的多任務操作系統，是一個支持多種CPU，擁有良好通信能力的高性能、高效率的實時操作系統。OEM廠家可以加入自己所需要的任何模塊，或者除去不需要的。系統中一個應用程序的故障不會引起整個系統失效。

　　圖一觸摸屏嵌入式設計框圖

　　2.3操作系統對觸摸屏的支持

　　操作系統對觸摸屏的支持是按分層的思想進行的。首先是應用層，編寫的應用程序調用觸摸屏/鼠標事件API(在牽引層有相關的API函數);其次，在驅動層有支持觸摸屏的驅動程序。通過統一接口來調用操作系統內核的觸摸屏設備驅動程序完成最終的設備控制。從中取出觸摸屏的實際坐標值，把該值記錄在初始化程序中，當下次有應用程序需要調用觸摸屏驅動程序時，觸摸屏驅動程序就會去檢查初始化程序，讀取其中的校正值，并把經過校正，影射后相對坐標值返回該應用程序。

　　2.4觸摸屏電路

　　GX開發板為硬件平臺，板載SHARP 3.5〞TFT液晶屏LQ035Q7DB02，320×240，262，144色，White LED背光，帶觸摸屏。SHARP液晶自帶四線電阻式觸摸屏，可以直接和2410的觸摸屏驅動電路連接，觸摸位置直接用CPU內置的ADC電路采樣而得。

　　圖二板載觸摸屏電路

　　2.5觸摸屏的控制電路

　　觸摸屏的控制是使用FM7843芯片完成的。FM7843是4線電阻觸摸屏轉換接口芯片。它具有同步串行接口的12位取樣模數轉換器。在125kHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750μW，而在關閉模式下的功耗僅為0.5μW.

　　因此，ADS7843以其低功耗和高速率等特性，被廣泛應用在采用電池供電的小型手持設備上。FM7843采用SSOP-16引腳封裝形式，溫度范圍是-40~85℃。為了完成一次電極電壓切換和A/D轉換，需要先通過串口往FM 7843發送控制字，轉換完成后再通過串口讀出電壓轉換值。標準的一次轉換需要24個時鐘周期。由于串口支持雙向同時進行傳送，并且在一次讀數與下一次發控制字之間可以重疊，所以轉換速率可以提高到每次16個時鐘周期。如果條件允許，CPU可以產生15個CLK的話(比如FPGAs和ASICs)，轉換速率還可以提高到每次15個時鐘周期。FM 7843通過同步串口與ARM通訊，可通過SendSIOData()函數(uhal.c)向FM 7843發送數據;通過ReadSIOData()函數(uhal.c)從FM 7843讀出數據。將F端口的第6位置0和1，可以打開、關閉FM7843，F端口的數據寄存器為PDATF(44b.h)。通過外部中斷5可以判斷是否有觸摸動作，查詢方式通過宏TCHSCR_IsPenNotDown()(tchscr.h)判斷是否有觸摸動作。