S3C2410 触摸屏控制实验嵌入式微处理器及应用学 院 计算机工程学院 专 业 计算机科学与技术 摘要 触摸屏(TSP)作为一种最新的电脑输入输出设备，因具有简单、方便的特点而逐步被广泛使用。在对 TSP 技术介绍的基础上，详细叙述了基于 S3C2410 四线电阻式触摸屏控制电路和驱动程序设计过程。这种触摸屏使用逐次逼近式的 AD 转换器来获取触摸点的坐标，并通过平均值法修正误差而得到最后结果。 关键词：触摸屏；S3C2410；A/D 转换器 目 录第一章 触摸屏简介 .11.1 触摸屏理论知识基础 .11.2 电阻触摸屏简介 .11.3 电阻触摸屏测量步骤 .3第二章 S3C2410 模数转换器(ADC)及触摸屏控制器 .42.1 S3C2410 模数转换器（ADC）及触摸屏控制器简介 .42.1 ADC 及触摸屏控制器的工作模式 .62.1.1 ADC 普通转换模式 .62.1.2 独立 X/Y 轴坐标转换模式 .62.1.3 自动 X/Y 轴坐标转换模式 .62.1.4 中断等待模式 .62.1.5 闲置模式 .62.3 触摸屏程序设计 .92.3.1 主函数设计 .92.3.2 触摸屏按下中断服务子程序设计 .102.3.3 INT_ADC 中断服务子程序设计 .102.3.4 触摸屏松开中断服务子程序设计 .10结论 .15参考文献 .161第一章 触摸屏简介1.1 触摸屏理论知识基础从市场角度来讲，触摸屏是一种定位设备，用户可以直接用手向计算机输入坐标信息，它和鼠标、键盘一样，是一种输入设备。触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，只要用手指轻轻地指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直接了当，这种技术极大方便了那些不懂电脑操作的用户。从技术原理角度讲，触摸屏是一套透明的绝对寻址系统，首先，触摸屏必须保证是透明的，因此它必须通过材料科技来解决透明问题，像数字化仪、写字板、电梯开关等这些设备都不是触摸屏。其次，触摸屏是绝对坐标，手指碰到显示屏哪里就是哪里，不需要第二个动作便可以实现相应的操作，不像鼠标是相对定位的一套系统。而且触摸屏软件不需要游标，有游标反而会影响用户的注意力，因为游标是给相对定位的设备用的，相对定位的设备要移动到一个位置，首先要知道现在位置，接下来要到那个位置，需要不停的给用户反馈当前的位置相应信息才可以避免出现偏差。对于采取绝对坐标定位的触摸屏来说是不需要。最后，是需要能检测手指触碰动作并且判断手指相应位置，各类触摸屏技术便是围绕“检测手指触摸”而不同发展的。并且从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感触摸屏、电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线触摸屏、表面声波触摸屏。其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台；红外线技术触摸屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；电容技术触摸屏设计构思合理，但其图像失真问题很难得到根本解决；电阻技术触摸屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损；表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰不容易被损坏，适于各种场合，缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。以上便是一些触摸屏技术的简介。对于一种触摸屏评判，技术原理只是其中的一部分，触摸屏要在各个领域应用，还需要在很多方面有所发展，例如选用材料的耐用2性如何，反应速度如何，价格能否为大众所接收，这些都是评判一种触摸屏好坏的一些方面。1.2 电阻触摸屏简介目前基于电阻技术的触摸屏由于定位准确，亦可满足绝大多数用户的使用要求，下面将着重介绍电阻式触摸屏的基本原理：电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。图 1-1 所示： 图 1-1 电阻触摸屏剖面结构 当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通 Y 轴方向的 5V 均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行 A/D 转换，并将得到的电压值与 5V 相比即可得触摸点的 Y 轴坐标，同理得出 X 轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。但是四线电阻触摸屏由于价格低廉，在通用领域的运用，下面将结合 S3C2410 内置的触摸屏控制器来详细讲解整个触摸屏电路的工作及测量过程。如图 1-2 所示：四线电阻触摸屏测量时的等效电路。3如图 1-2 四线电阻触摸屏测量时的等效电路。1.3 电阻触摸屏测量步骤(1) 在触摸屏没有被按下的时候，触摸屏的 X 轴和 Y 轴不会接触在一起，此时这个电路处在“Pen Down Detect”状态。S1、S2、S4 断开，S3、S5 闭合。X+X-的整个轴上的电压均为 0V(GND)，Y-端悬空，Y+端由于有上拉电阻 R1 的存在而呈现高电平。当“Pen Down”后，X 轴和 Y 轴受挤压而接触导通后，Y 轴上的电压由于连通到 X 轴接地而变为低电平，此低电平可做为中断触发信号来通知 CPU 发生“Pen Down”事件。(2) 当检测到“PenDown”事件后，CPU 立刻进入 X 轴坐标测量状态：S1、S3 闭合，S2、S4、S5 断开(Y+、Y-两断悬空)。由于 X 轴和 Y 轴在接触点按下而连通，因此 Y+端的 X_ADC 可以认为是 X 轴的分压采样点(通过测量 X_ADC 的电压可以得到 X+到接触点，以及 X-到接触点的比例)，从而计算出 X 轴的坐标。(3) 采样完 X 轴的坐标后，S1、S3、S5 断开，S2、S4 闭合，同样原理，我们可以进一步得到 Y 轴的坐标。4第二章 S3C2410 模数转换器(ADC)及触摸屏控制器2.1 S3C2410 模数转换器（ADC ）及触摸屏控制器简介S3C2410 内置 1 个 8 信道的 10bit 模数转换器(ADC)，该 ADC 能以 500KSPS 的采样资料将外部的模拟信号转换为 10bit 分辩率的数字量。同时 ADC 部分能与 CPU 的触摸屏控制器协同工作，完成对触摸屏绝对地址的测量。特性：-分辩率：10bit-相信误差：+/- 2LSB-最大转换速率：500KSPS-模拟量输入范围：03.3V-分步 X/Y 坐标测量模式-自动 X/Y 坐标测量模式-中断等待模式下图是 ADC 及触摸屏控制器部分的逻辑示意图，图 2-1图 2-1 ADC 及触摸屏控制器部分的逻辑示意图随后的图 2-2 和图 2-3 分别是在 S3C2410 的 ADC 以及触摸屏控制器的基础上外接触5摸屏的示意图和外部电路的实际原理图。需要补充说明的是，图中 Q1、Q2 为 P 沟道MOS 管，开门电压为 1.8V;Q3、Q4 为 N 沟道 MOS 管，开门电压为 2.7V。运用学过的电子电路的知识，我们知道当 MOS 管导通后(栅极电压达到开门电压之后)，MOS 管的源-漏极之间可以认为是直通的(导通电阻为毫欧级)，即可以把 MOS 管认为是图 4-7 中真正的“开关”。 AVDD 是外部模拟参考源，一般接 3.3V 电源，XP、XM 和 YP、YM 分别是触摸屏的 4 条引线，各自对应 X 轴和 Y 轴电阻。图 2-2 外接触摸屏的示意图 图 2-3 外部电路的实际原理图 62.1 ADC 及触摸屏控制器的工作模式2.1.1 ADC 普通转换模式普通转换模式(AUTO_PST=0,XY_PST=0)是用来进行一般的 ADC 转换之用的，例如通过ADC 测量电池电压等等。2.1.2 独立 X/Y 轴坐标转换模式独立 X/Y 轴坐标转换模式其实包含了 X 轴模式和 Y 轴模式 2 种模式。首先进行 X 轴的坐标转换(AUTO_PST=0，XY_PST=1)，X 轴的转换资料会写到 ADCDAT0寄存器的 XPDAT 中，等待转换完成后，触摸屏控制器会产生相应的中断。然后进行 Y 轴的坐标转换(AUTO_PST=0，XY_PST=2)，Y 轴的转换资料会写到 ADCDAT1寄存器的 YPDAT 中，等待转换完成后，触摸屏控制器会产生相应的中断。2.1.3 自动 X/Y 轴坐标转换模式自动 X/Y 轴坐标转换模式(AUTO_PST=1，XY_PST=0)将会自动地进行 X 轴和 Y 轴的转换操作，随后产生相应的中断。2.1.4 中断等待模式在系统等待“Pen Down”，即触摸屏按下的时候，其实是处于中断等待模式。一旦被按下，实时产生“INT_TC”中断信号。每次发生此中断都，X 轴和 Y 轴坐标转换资料都可以从相应的资料寄存器中读出。2.1.5 闲置模式在该模式下转换资料寄存器中的值都被保留为上次转换时的资料。2.2 ADC 及触摸屏控制器的寄存器详解ADCCON ：ADC 控制寄存器(见图 2-4)ENABLE_START ：置 1：启动 ADC 转换7置 0：无操作RESR_START ：置 1：允许读操作启动 ADC 转换置 0：禁止读操作启动 ADC 转换STDBM：置 1：将 ADC 置为闲置状态(模式)置 0：将 ADC 置为正常操作状