測(cè)控系統(tǒng)中觸摸屏驅(qū)動(dòng)的研發(fā)

1 引言

21世紀(jì)計(jì)算機(jī)邁入新的充滿機(jī)遇的后PC時(shí)代，人們?cè)絹?lái)越多地接觸到嵌入式這個(gè)概念。S3c2410是韓國(guó)三星公司生產(chǎn)的基于ARM公司16/32位微控制器ARM920T內(nèi)核的RISC微處理器，主頻最高可達(dá)到203MHZ[1]。S3c2410以其卓越的性能和良好的擴(kuò)展性為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能的小型嵌入式微控制器的解決方案，從而可以應(yīng)用于智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、信息家電、PDA、移動(dòng)終端、GPS等領(lǐng)域。 Linux操作系統(tǒng)有成本低廉、支持多硬件平臺(tái)、源代碼開(kāi)放、可訂制內(nèi)核、性能優(yōu)異、有良好的網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)勢(shì)。Linux遵守GPL協(xié)議，可以在GNU精神下任意修改和裁減其內(nèi)核，并且使用了眾多的GNU開(kāi)源軟件，從而降低了項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成本。嵌入式Linux繼承了Linux的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，成為在嵌入式開(kāi)發(fā)中最常被應(yīng)用的操作系統(tǒng)之一。觸摸屏由于其操作簡(jiǎn)單、方便靈活、便于攜帶、占用空間小、友好的操作界面，逐漸取代鍵盤(pán)和普通顯示器，成為新的人機(jī)交流的平臺(tái)。本文里將討論在S3c2410平臺(tái)條件下，觸摸屏在Linux操作系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)程序的研究與開(kāi)發(fā)。

２硬件系統(tǒng)組成

２.１觸摸屏原理

本文采用四線電阻式觸摸屏，這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開(kāi)絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào)，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y(cè)到這一接觸并計(jì)算出X和Y的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理[2]。四線電阻模擬量技術(shù)的兩層透明金屬層工作時(shí)每層均增加5V恒定電壓：一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向?？偣残杷母娎|。四線電阻觸摸屏具有高解析度，高速傳輸反應(yīng)，表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理，具有光面及霧面處理，一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移的特點(diǎn)[3]。

２.２S3c2410芯片介紹

S3c2410是Samsung公司開(kāi)發(fā)的16/32位微處理器。S3c2410采用了ARM920T的內(nèi)核，主頻最靠可達(dá)203MHZ，它為開(kāi)發(fā)者提供了豐富的內(nèi)部設(shè)備(見(jiàn)圖1)：分開(kāi)的16KB的指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，MMU虛擬存儲(chǔ)器管理，LCD控制器（支持 STN&TFT），支持Nand Flash系統(tǒng)引導(dǎo)，系統(tǒng)管理器（片選邏輯和SDRAM控制器），3通道UART，4通道DMA，4通道PWM定時(shí)器，I/O端口，RTC，8通道10位 ADC和觸摸屏接口，IIC-BUS接口，USB主機(jī)，USB設(shè)備，SD主卡—MMC卡接口，2通道的SPI以及內(nèi)部PLL時(shí)鐘倍頻器[4]。

圖1 S3C2410系統(tǒng)框架

２.３S3c2410觸摸屏控制器

S3C2410具有8通道模擬輸入的10位CMOS模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。它將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為10位的二進(jìn)制數(shù)字代碼。在2.5MHz的A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘下，最大轉(zhuǎn)化速率可達(dá)到500KSPS。A/D轉(zhuǎn)換器支持片上采樣和保持功能，并支持掉電模式。S3C2410的AIN[7]和AIN[5]用于連接觸摸屏的模擬信號(hào)輸入。觸摸屏接口電路一般由觸摸屏，4個(gè)外部晶體管和一個(gè)外部電壓源組成。觸摸屏接口的控制和選擇信號(hào)(nYPON，YMON，nXPON和XMON) 連接切換X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的外部晶體管。模擬輸入引腳(AIN[7]，AIN[5])則連接到觸摸屏引腳[5]。觸摸屏控制接口包括一個(gè)外部晶體管控制邏輯和具有中斷產(chǎn)生邏輯的ADC接口邏輯（見(jiàn)圖2）。

２.４觸摸屏接口工作模式

２.４.１普通轉(zhuǎn)換模式

普通轉(zhuǎn)換模式是用作一般目的下的ADC轉(zhuǎn)換。這個(gè)模式可以通過(guò)設(shè)置ADCCON和ADCTSC來(lái)進(jìn)行對(duì)AD轉(zhuǎn)換的初始化；而后讀取ADCDAT0的XPDATA域的值來(lái)完成轉(zhuǎn)換。

２.４.２獨(dú)立的X/Y軸的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式

獨(dú)立的X/Y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式可以分為兩個(gè)轉(zhuǎn)換步驟：X軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和Y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，這兩個(gè)過(guò)程是各自獨(dú)立完成的。

２.４.３連續(xù)X/Y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式

觸摸屏控制器將自動(dòng)地切換X軸坐標(biāo)和Y軸坐標(biāo)并讀取兩個(gè)坐標(biāo)軸方向上的坐標(biāo)。

２.４.４中斷模式

靜態(tài)模式實(shí)際上是在等待觸摸筆的點(diǎn)擊。在觸摸筆點(diǎn)擊到觸摸屏上時(shí)，控制器產(chǎn)生中斷信號(hào)。中斷產(chǎn)生后，就可以通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換模式來(lái)讀取X和Y的位置。

２.４.５靜態(tài)（Standby）模式