1、第38卷第1期收稿日期:2008211210基金項目:內蒙古自然科學基金資助項目(200508010815;200508010111作者簡介:郭改枝(1968-,女,內蒙古呼和浩特市人,內蒙古師范大學講師,主要從事單片機、DSP 、EDA 及嵌入式技術研究.基于嵌入式系統觸摸屏接口電路的實現郭改枝1,郝懷姝2,張鵬舉1(1.內蒙古師范大學計算機與信息工程學院,內蒙古呼和浩特010022;2.內蒙古商貿職業學院基礎課教學部,內蒙古呼和浩特010010摘要:介紹了四線電阻觸摸屏和觸摸屏的驅動控制芯片ADS7843的工作原理,給出觸摸屏與ARM7微處理器S3C44B0X 芯片接口電路的連接方法及軟件

2、編程的實現方法.關鍵詞:觸摸屏;接口電路;ARM 7微處理器觸摸屏是用手指或其他觸摸感應介質直接觸摸顯示器操作電腦的一種輸入設備,它是目前最友好的計算機用戶接口界面,具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等優點.隨著計算機技術和網絡技術的發展,觸摸屏已廣泛應用于POS (Point of sales 自動服務機、信息查詢設備、娛樂設備、訓練和仿真、醫療設備、移動和手持式系統、工業控制設備、辦公自動化設備、信息家電等各個領域.1觸摸屏的工作原理電阻技術觸摸屏根據工作原理分為點陣(數字式電阻觸摸屏及模擬式電阻觸摸屏,根據結構和從工作面引出線的多少可以分為4,5,6,8等線電阻屏.電阻觸摸屏1

3、的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面涂有一層透明的導電層,上面再覆蓋一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層.它的內表面也涂有一層透明導電層,在兩層導電層之間有許多細小(小于千分之一英寸的透明隔離點把它們隔開絕緣.四線電阻技術觸摸屏的兩層導電層都是氧化銦(ITO ,在每層的兩邊緣各涂一條氧化銀膠,一端加5V 電壓,一端加0V 電壓,能在工作面的一個方向上形成均勻連續的平行電壓分布.四線電阻觸摸屏的兩層ITO 工作面都加50V 的均勻電壓分布場,即在該網絡上形成電壓梯度.四線電阻觸摸屏引出4條線來確定觸摸位置,例如在頂層電極(X +,X -上加電壓,

4、則在頂層導體上形成電壓梯度,當有外力使得上下兩層在某一點接觸時,在底層(Y +,Y -電極上就可以測得接觸點處的電壓,再根據該電壓與電極(X +之間的距離關系,得出該處的X 坐標,然后將電壓加到底層電極(Y +,Y -上,并在頂層(X +,X -電極上測量接觸點的電壓,從而確定Y 坐標.2觸摸屏的控制芯片ADS7843內蒙古師范大學學報(自然科學漢文版第38卷ADS7843采用SSO P 216引腳封裝形式,溫度范圍-4085.為了完成一次電極電壓切換和A/D 轉換,需要先通過串口向ADS7843發送控制字,轉換完成后再通過串口讀出電壓轉換值.一次標準轉換需要24個時圖 1ADS7843芯片引

5、腳Fig.1ADS7843chip pin 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送控制字的時間可以重疊,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 產生15個時鐘周期,轉換速率可以提高到每次15個時鐘周期.ADS7843的引腳配置如圖1所示,ADS7843的控制字功能描述見表1.圖2給出ADS7843每次轉換的16個時鐘周期的工作時序.ADS7843芯片引腳及功能描述如下:引腳1為電源+V CC ,電壓2.75V ;引腳2,3為觸摸屏X +和Y +輸入,分別接ADC 輸入通道1和通道2;引腳4,5為觸摸屏X -和Y -輸入;引腳6為GND ;引腳7

6、,8為附加輸入ADC 的輸入通道IN 3和IN 4;引腳9為參考電源輸入V REF ;引腳11為PEN IRQ 接觸中斷輸出,必須外接10-100k 電阻;引腳12,14,16分別為DOU T 串行數據輸出口、DIN 串行數據輸入口、DCL K 外部時鐘輸入,在時鐘下降沿時輸出,上升沿時輸入;引腳13為BU S Y 輸出口,CS 為高電位時輸出高阻;引腳15為CS 片選.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圖2ADS78

7、43每次轉換的16個時鐘的時序圖Fig.2Timing diagram of 16Clock in ADS7843for each conversion圖3觸摸屏與ARM 微處理器的連接圖Fig.3Connection graph of touch screenand the ARM microprocessor S 為起始位,控制字從DIN 上輸入的第一個高電平位開始(控制字首位必須為1.A 2,A 1,A 0規定采樣X 軸坐標還是采樣Y 軸坐標,當值為101時采樣X 軸坐標,當值為001時采樣Y 軸坐標.當MOD E 為0時,轉換結果為12位,當MOD E 為1時,轉換結果為8位.SEF/

8、DFR 是單端/差分參考選擇位.PD1,PD0是電源選擇形式.3觸摸屏與A RM 7微處理器S3C44B0X 的接口電路觸摸屏與ARM 7微處理器S3C44B0X 的連接電路中,V REF 接基準電壓;X +,X -,Y +,Y -4個引腳分別接觸摸屏的4條控制線;DIN ,DOU T 分別65第1期郭改枝等:. 圖4讀取觸摸點坐標程序流程圖Fig.4The flow chart of reading touch 2point coordinates program4觸摸屏與A RM 7微處理器接口的編程實現編程采用固定參考電壓模式,SER/DFR =1.首先檢測PEN IRQ是否為低電平,如

9、果為低電平,則認為觸摸屏有接觸,否則認為觸摸屏無接觸.通過SendSIOData (函數向DSA7843發送控制字,等待8個時鐘周期后,通過ReadSIOData (函數從ADS7843讀出X ,Y 的坐標值,并送到L CD 顯示.將F 端口的第6位置1和0,可以關閉和打開ADS7843,通過外中斷5可以判斷是否有觸摸動作.讀取觸摸點坐標4,5程序的流程圖如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 ;本文給出的設計實例,已經在PCB 板上調試通過.該方法簡單、實用,為分析觸摸屏接口電路提供了參考資料,有助于進一步研究以ARM7TDM I 為內核的具有豐富硬件資源的S3C44B0X 嵌入式芯片和嵌入式操作系統(如C/OS 2II 的移植.參考文獻:1賈智平,張瑞華.嵌入式系統原理與接口技術M .北京:清華大學出版社,2005:932170.2王田苗.嵌入式系統設計與實例開發M .北京:清華大學出版社,2003:1252195.3

11、趙星寒,劉濤.從51到ARM32位嵌入式系統入門M .北京:航空航天大學出版社,2005:2372293.4楊光友,丁毅,周國柱.基于嵌入式實時作系統C/OS 2II 的觸摸屏驅動程序設計J .軟件導刊,2005,18:72274.5譚愛國,據長江.基于ARM 單片機的觸摸屏嵌入式系統設計J .電腦開發與應用,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