摘要：簡述了液晶觸屏控制產(chǎn)品的工作原理以及用于觸摸屏控制的專用芯征ADS7843的工作原理。無線數(shù)字?jǐn)U頻通信平臺是無線擴(kuò)頻通信的一種開放式平臺，在此基礎(chǔ)上增加液晶觸摸屏控制，可實現(xiàn)文字和圖形的編輯無線傳送，使該產(chǎn)品用途更加廣泛。
關(guān)鍵詞：電阻式觸摸屏 DSP ADS7843
以DSP(數(shù)字信號處理)芯征和FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)為核心的無線數(shù)字?jǐn)U頻通信平臺是無線擴(kuò)頻通信的一個開放式平臺，可用于無線接入、無線圖像和音頻傳送、移動INTERNET、精確區(qū)域定位LPS、智能遙控探測等高科技領(lǐng)域。
我們在此基礎(chǔ)上增加了液晶顯示和觸摸控制，從而實現(xiàn)文字和圖形信息的編輯和無線傳送，使該產(chǎn)品用途更加廣泛。
ADS7843是專用于4線電阻式觸摸屏的12位模/數(shù)采樣轉(zhuǎn)換器，具有單一電源供電、完全降功耗模式、轉(zhuǎn)換速度快的特點(diǎn)。ADS7843大量用在電池供電PDA(Personal Digital Assistants)和手持便攜式裝置中。
1 液晶觸摸屏控制產(chǎn)品設(shè)計簡介
液晶采用Microtips Technology Inc.公司的型號為MTG-32240X的中小規(guī)模液晶顯示器(圖形方式為320×240點(diǎn))。觸摸屏控制器采用香港BURR-BROWN公司的 ADS7843。對FPGA進(jìn)行邏輯編程可實現(xiàn)液晶顯示控制器的功能。用FPGA定時中斷DSP(約占DSP工作時間的5%)獲取外部RAM的顯示數(shù)據(jù)，然后FPGA內(nèi)部邏輯將顯示數(shù)據(jù)送到液晶屏上進(jìn)行顯示。DSP對觸摸屏的轉(zhuǎn)換信號進(jìn)行處理和計算以及完成各種文字和圖形的編輯任務(wù)，然后將需要顯示的數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)(外部數(shù)據(jù)RAM)。也就是說，用DSP和FPGA來控制液晶的顯示和文字、圖形信息的編輯處理，并能接收觸摸屏信號，從而實現(xiàn)筆輸入掌上電腦的功能。再結(jié)合無線數(shù)字?jǐn)U頻通信平臺就能實現(xiàn)文字和圖形信息的無線傳送。該產(chǎn)品能用于記者在通訊不便的現(xiàn)場進(jìn)行文字和圖形的實時編輯和采訪報道以及在移動過程中需要進(jìn)行文字和圖形信息無線傳送的地方。
2 ADS7843的工作原理
ADS7843的工作電壓Vcc為2.7～5V，參考電壓Vref在1V至 Vcc之間均可。轉(zhuǎn)換器有4路模擬信號輸入通道和獨(dú)特的在線低阻開關(guān)，它允許由未選中的輸入通道為外部線路提供電源和地。靠這樣的輸入結(jié)構(gòu)和參考電壓設(shè)定，ADS7843能極大地消除內(nèi)部開關(guān)電阻帶來的轉(zhuǎn)換誤差，這種誤差是這類轉(zhuǎn)換器的主要誤差來源。
+REF 至-REF(圖2)之間參考電壓的大小決定了模擬輸入電壓的范圍。參考電壓設(shè)置有兩種工作模式：SER(sin-gle-ended reference)和DFR(differential reference)。SER模式需要低噪聲、低波動的穩(wěn)定電源，轉(zhuǎn)換器內(nèi)X+、X-和Y+、Y-的低阻開關(guān)對轉(zhuǎn)換精度有一定影響。DFR模式不管內(nèi)部開關(guān)電阻如何變化，其轉(zhuǎn)換結(jié)果總是與外部電阻成比例，它完全克服了內(nèi)部開關(guān)的影響，但是當(dāng)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻率很高時增加了功耗。
圖1中，X+、X-和Y+、Y-之間橫排和豎排的電阻代表電阻式觸摸屏。開關(guān)S模仿PDA筆尖按壓觸摸屏?xí)r動態(tài)短接X、Y軸兩層電阻的位置。Y位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，X+作為模擬輸入(見圖2)。
ADS7843的控制字見表1.
表1 ADS7843的控制字
位名 稱說 明
7SS=1,開始位
6～4A2～A0通道選擇，001為Y通道，101為X通道。010為IN3，110為IN4
3MODE12/8位轉(zhuǎn)換選擇，0為12位，1為8位
2SER/DFR1為SER模式，0為DFR模式
1～0PD1～PD000為筆中斷降功耗方式，11為連續(xù)工作方式
3 DSP與ADS7843的接口控制
我們采用美國TI公司性價比很高的TMS320F206作為數(shù)字信號處理器(DSP)，
用 DSP的同步串行口與ADS7843轉(zhuǎn)換器相連接。ASP與ADS7843的連接如圖3所示。DSP的同步串口有兩個4字深度的先入先出緩沖器，突發(fā)模式或連續(xù)模式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。當(dāng)使用外部時鐘時，具有寬范圍的操作速度。如果使用內(nèi)部時鐘，其速度固定為DSP時鐘頻率的1/2。
經(jīng)測量，觸摸屏X方向的轉(zhuǎn)換值為從大到小(Xmax至Xmin)，Y方向的轉(zhuǎn)換值為從小到大(Ymin至Ymax)。觸摸屏X、Y方向的轉(zhuǎn)換值必須與320×240的液晶顯示相對應(yīng)，因此X、Y向的轉(zhuǎn)換值必須按下式計算：
y=(y-Ymin)×320/(Ymax-Ymin)
x=(Xmax-x)×240/(Ymax-Xmin)
DSP同步串口每次發(fā)送1個字(16位)，而ADS7843的控制字為8位，從圖4轉(zhuǎn)換時序可以看出DIN的后8位是零。因此，Y值轉(zhuǎn)換的控制字為#9300H，X值轉(zhuǎn)換的控制字為#0D300H。BUSY信號作為DSP同步串口的同步信號，BUSY信號下跳沿啟動串口輸入。
ADS7843轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換值為12位，DSP同步串口一次接收1個字(16位)，右移4位即可得到轉(zhuǎn)換值。DSP程序框圖如圖5所示。
4 ADS7843的筆中斷控制
ADS7843采用筆中斷控制時能極大地降低功耗，從750μW。控制字中最后兩位PD1、PD0全為零時，ADS7843進(jìn)入筆中斷降功耗模式。當(dāng)新的轉(zhuǎn)換開始時，轉(zhuǎn)換器立即恢復(fù)正常工作，不需要延時等待電源上升，每次轉(zhuǎn)換都是有效的。ADS7843進(jìn)入降功耗模式后，按壓觸摸屏?xí)rY-MOSFET提供電流通道，其它三個MOSFETS(X+、X-、Y+)處于高阻態(tài)。電流通過 100kΩ電阻和中斷二極管從Y-MOSFET到地。這時/PEN變成低電平，DSP必須檢測到這個信號并發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換命令。在轉(zhuǎn)換期間，DSP必須維持 /PEN一直為低。
5 觸摸屏與液晶顯示的配合
當(dāng)PDA筆按壓觸摸屏?xí)r，ADS7843的轉(zhuǎn)換值必須在液晶上相應(yīng)位置正確顯示。由于轉(zhuǎn)換器每次開機(jī)的轉(zhuǎn)換值略有偏差，因此，為了準(zhǔn)確定位，每次開機(jī)時重新得到X、Y值范圍。方法是開機(jī)時依次在液晶屏四角顯示定位點(diǎn)，將得到的觸摸屏的轉(zhuǎn)換值作為基準(zhǔn)。
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