触摸屏在S3C2410上的应用实例日期：2006-8-26来源：中国电子爱好者家园 作者：867字体：大 中 小 摘要：给出S3C2410上触摸屏的实现原理、硬件结构和软件程序；对软件进行优化，改进软件滤波的实现方法。其算法使用C语言实现，可移植到任何操作系统的触摸屏驱动程序中。 关键词：触摸屏 S3C2410 滤波引言随着个人数字助理（PDA）、瘦容户机等的普及，触摸屏作为终端与用户交互的媒介，在我们的生活中使用得越来普遍。触摸屏分为电阻式、电容式、声表面波式和红外线扫描式等类型，使用得最多的是4线电阻式触摸屏。本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2410触摸屏接口为基础，通过外接4线电阻式触摸屏构成硬件基础。在此基础上，开发了触摸屏面图板程序。1 触摸屏原理S3C2410接4线电阻式触摸屏的电路原理如图1所示。整个触摸屏由模向电阻比和纵向电阻线组成，由nYPON、YMON、nXPON、XMON四个控制信号控制4个MOS管（S1、S2、S3、S4）的通断。S3C2410有8个模拟输入通道。其中，通道7作为触摸屏接口的X坐标输入（图1的AIN7），通道5作为触摸屏接口的Y坐标输入（图1的AIN5）。电路如图2所示。在接入S3C2410触摸屏接口前，它们都通过一个阻容式低通滤器滤除坐标信号噪声。这里的滤波十分重要，如果传递给S3C2410模拟输入接口的信号中干扰过大，不利于后续的软件处理。在采样过程中，软件只用给特殊寄存器置位，S3C2410的触摸屏控制器就会自动控制触摸屏接口打开或关闭各MOS管，按顺序完成X坐标点采集和Y坐标点采集。2 S3C2410触摸屏控制器S3C2410触摸屏控制器有2种处理模式：X/Y位置分别转换模式。触摸屏控制器包括两个控制阶段，X坐标转换阶段和Y坐标转换阶段。X/Y位置自动转换模式。触摸屏控制器将自动转换X和Y坐标。本文使用X/Y位置自动转换模式。3 S3C2410触摸屏编程由于触摸屏程序中参数的选取优化需要多次试验，而加入操作系统试验参数，每次编译下载耗费时间过多，不易于试验的进行，因而我们直接编写裸机触摸屏程序。三星公司开放了S3C2410测试程序2410test(可在三星网站下载)，提供了触摸屏接口自动转换模式的程序范例ts_auto.c,见本刊网站www.dpj.com.cn。本文在此范例的基础上编写了触摸屏画图板程序在显示屏上画出触摸笔的流走痕迹。针对坐标点采样时产生的噪声，本文采用噪声滤波算法，编写了相应的噪声滤波程序，滤除干扰采样点。整个触摸屏画图板程序的处理流程如图3所示。31 程序初始化初始化触摸屏控制器为自动转换模式。其中寄存器ADCDLY的值需要根据具体的试验选取，可运行本文提供的程序看画线的效果来选取具体的参数。触摸屏中断处理程序Adc_or_TsAuto是判断触摸屏是否被按下了。触摸屏被按下，给全局变量 Flag_Touch赋值为Touch_Down，否则赋值为Touch_Up。 初始化脉宽调制计时器（PWM TIMER），选择计时器4为时钟，定义10ms中断1次，提供触摸屏采样时间基准，即10ms触摸屏采样1次。计数器中断处理程序Timer4Intr 中判断Flag_Touch被赋值为Touch_Down，则给全局变量gTouchStartSample置位，以控制触摸屏采样。之后清除触摸屏中断和计时器中断屏蔽位，接受中断响应，同时计时器开始计时。32 触摸屏采样程序如果gTouchStartSample为TRUE，触摸屏接口开始对坐标X和Y的模拟量进行采样，根据试验选取适合的的采集次数。本文中使用9次采集，分别记入到ptxTouchSample和ptyTouchSample数组中， TouchSample为采集次数。为了减少运算量，将ptx和pty分别分三组取平均值，存储在px3和py3中。这里以处理X坐标为例：px0=(ptx0+ptx1+ptx2)/3;px1=(ptx3+ptx4+ptx5)/3;px2=(ptx6+ptx7+ptx8)/3;计算以上三组数据的差值：dlXDiff0=px0-px1;dlXDiff1=px1-px2;dlXDiff2=px2-px0;然后对上述差值取绝对值，所得结果简称绝对差值：dlXDiff0=dlXDiff00?dlXDiff0:-dlXDiff0;dlXDiff1=dlXDiff10?dlXDiff1:-dlXDiff1;dlXDiff2=dlXDiff20?dlXDiff2:-dlXDiff2;判断上述计算的色对差值是否都超过差值门限，如果这3个绝对差值都超过门限值，判定这次采样点为野点，抛弃采样点，程序返回等待下次采样。其中的差值门限需要根据试验测试得到，本文取值为2。找出其中绝对差值最小的2组数据，再将它们作平均，同时赋值给tmx:if(dlXDiff0dlXDiff1)if(dlXDiff21);elsetmx=(px0+px1)1);else if(dlXDiff21);elsetmx=(px1+px2)1);图3 函数Touch_Coordinate Conversion完成触摸屏采样值转换成显示坐标，根据不同的硬件有不同的转换方法。本触摸屏采样坐标及显示坐标如图4、图5所示。其中 TOUCH_MAX_X和TOUCH_MIN_X是触摸屏X坐标采样值的最大和最小值；Y坐标同理。可以运行本文程序，同时使用触摸笔在触摸屏的4个角取得最大最小采样值。这里使用的是320240的TFT屏，所以TOUCH_X值为320。下面是X坐标的转换程序：Touch_CoordinateConversio(int*px)TmpX=(tmx=TOUCH_MAX_X)?(TOUCH_MAX_X):*px;TmpX-=TOUCH_MIN_X;TmpX=(TmpX)?TmpX:0;*px=(TmpX*TOUCH_X)/(TOUCH_MAX_X-TOUCH_MIN_X);3.3 坐标滤波程序坐标滤波程序Touch_Pen_filtering，考虑人机界面中对触摸屏的操作有3种：*触摸笔在触摸屏上的位置不变；*触摸笔在触摸屏上连续滑过；*触摸笔在触摸屏上有大幅度的跳跃。假设三次连续采样时刻为T1、T2、T3（T3T2T1），采样间隔为 10ms。由于采样间隔远小于人的反应时间，所以在前两种操作模式下，如果采样点有效，将T1和T3时刻的采样值作平均。其平均值和T2时刻的采样值比较一般不会大于某个门限，否则判定此次采样点为野点。而对于第三种模式下，采样点数据会有很大的跳变。跳变过程中的数据是不稳定的，虽然记入了数据，但被判定成无效的采样点，所以需要在程序中定义一个静态数组x2记录相邻的两次采样数据。只有当前后数据持续稳定一段时间，才认为这时的采样点有效。程序中使用的间隔门限FILTER_LIMIT是需要经过试验来选取的。这里只给出X坐标的滤波过程。/*px为T3时刻的采样值，count是记录连续有效采样点次数的静态变量，标志当前数据持续稳定时间，一旦发现大于/FILTER_LIMIT,count的值又要从0开始计数。Int Touch_Pen_filtering(int *px)BOOL retVal;Static int count=0;count+;/如果连续有效采样点次数大于2次，开始进行滤波算法if(count2)count=2;/将T3时刻采样值和T1时刻采样值作平均TmpX=(x0+*px)/2;/计算平均值和T2时刻采样值的差值dx=(x1TmpX)?(x1-TmpX):(TmpX-x1); /如果差值大于门限值，说明T3的采样值无效，判为野点返回值为FALSE。为了避免过大的跳跃，认为触摸笔坐标沿变，使用T2时刻采样值来代替本次采样点，同时静态变量x中的数据不变，count重新开始记录连续有效采样点次数if(dxFIL TER_LIMIT)*px=x1;retVal=FLASE;count=0;/否则采样点有效返回值为TRUE，将T3的采样点记入到x1中，T2的采样点移到x0中elsex0=x1;x1=*px;retVal=TRUE;else/连续有效采样次数小于2，将T3的采样值记入到x1，T2的采样值移动到x0，并不进行滤波处理x0=x1;x1=*px;retVal=FLASE;return retVal;34 后续处理经过上述的筛选和滤波，如果被判定采样值有效，则将其滤波值送给操作系统进行后续处理，否则程序返回，等待下一次采样。在2410 test程序中，可以结合LCD的画点函数，将有效的采样点在LCD上画出，以此检验参数设置是否合理。结语本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2410和4线电阻式触摸屏为硬件基础。基于此硬件结构，开发了触摸屏画图板程序。通过软件滤波，提高了系统性能，得到了很好的处理效果，有很强的实用性。用此算法实现的Windows CE触摸屏驱动，在汉王手写输入软件的测试下得到了很高的识别率。软件使用C语言实现，可以方便地移植到任何操作系统上。