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1、第十一章觸摸屏電路設計與驅動開發(fā)本章要點●觸摸屏的工作原理●ADS7843觸摸屏控制芯片的工作原理●基于Linux輸入設備子系統(tǒng)框架的驅動設計●觸摸屏硬件的軟件操控原理●Linux內核線程的作用11.1觸摸屏的工作原理觸摸屏是一種簡單、方便的輸入設備，它的應用隨著信息社會的發(fā)展越來越普遍。為了操作方便，人們用觸摸屏代替鼠標或鍵盤，根據(jù)觸筆點擊的位置來定位選擇信息輸入。目前在高檔PDA上，絕大部分都使用觸摸屏作為輸入設備。觸摸屏附著在顯示器的表面，檢測用戶點擊的位置。觸摸屏在用戶輸入時產生一個反映用戶點擊位置的信號。這個信號通常是模擬信號，它需要通過觸摸屏控制器將模擬信號轉換為數(shù)字信號(也就是
2、用戶點擊的坐標)，再送給處理器進行處理。圖11-1所示的是觸摸屏、觸摸屏控制器與處理器連接的示意圖。本章采用BB公司生產的ADS7843觸摸屏控制器進行硬件電路設計，將觸摸屏與處理器連接起來。3《嵌入式系統(tǒng)》課件觸摸屏按其技術原理可分為矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波式類，其中電阻式觸摸屏在嵌入式系統(tǒng)中使用較多。如圖11-2所示，電阻式觸摸屏由4層透明的復合薄膜組成。最上面一層是外表面經(jīng)過硬化處理、光滑防刮的塑料層；最下面一層是玻璃或有機玻璃構成的基層；在基層之上和塑料層內表面中間是兩層金屬導電層，兩導電層之間有許多細小的透明隔離點把這兩層隔開。當手指觸摸屏幕時，兩導電層在
3、觸摸點處接觸。4《嵌入式系統(tǒng)》課件觸摸屏的兩個金屬導電層是觸摸屏的兩個工作面(通常分別稱為X工作面和Y工作面)，在每個工作面的兩端各涂有一條銀膠，稱為該工作面的一對電極。若對一個工作面的電極對施加電壓，則該在工作面上會產生均勻、連續(xù)的平行電壓分布。四線式觸摸屏的X工作面和Y工作面共有4根引出線，分別連到觸摸屏的X電極對和Y電極對上。結合圖11-1，當在X方向的電極對施加一個確定的電壓，而Y方向電極對不加電壓時，在X平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在Y+(或Y-)電極上反映出來，通過測量Y+電極對地的電壓大小，便可得知觸點的X坐標值。同理，當在Y電極對加電壓，而X電極對不加電壓時，通過測量X+
4、電極的電壓，便可得知觸點的Y坐標。5《嵌入式系統(tǒng)》課件11.2ADS7843觸摸屏控制器簡介如前所述，觸摸屏產生的是模擬信號，將這個模擬信號轉換為計算機能處理的數(shù)字信號需要通過觸摸屏控制器完成。本章所用的觸摸屏控制器ADS7843是BB公司生產一款專用的觸摸屏控制芯片，它采用16引腳小型薄型封裝。該芯片有一個12位的A/D轉換器，它作為觸摸屏與CPU之間通信的橋梁，能將觸摸屏上觸點的模擬電壓轉換成數(shù)字信號，從而準確判斷出觸點的坐標位置。ADS7843的供電電壓Vcc為2.7～5V，參考電壓VREF，為1V～+Vcc，轉換電壓的輸入范圍為0～VREF。它支持單端和差分兩種測量方式，最高轉換速率
5、可達到125kHz。ADS7843的各引腳定義如P259表11-1所列。芯片包含一個多路模擬開關組成的供電-測量電路網(wǎng)絡和一個12位的A／D轉換器(參見圖11-3)。ADS7843根據(jù)處理器發(fā)來的不同命令導通不同的模擬開關，向一個工作面電極對提供參考電壓，并把另一個工作面測量電極上的代表觸點坐標位置的電壓模擬量引入A／D轉換器。ADS7843的電壓的測量方式有單端方式和差分方式兩種，這兩種測量方式可以通過命令控制字選擇。當通過命令控制字，將Vcc設置為參考電壓時，ADS7843工作在單端方式；當將Y+/Y-或者X+/X-電極對設置為參考電壓時，ADS7843就工作在差分方式。8《嵌入式系統(tǒng)》
6、課件本書所使用的工作方式是差分方式。這主要是因為采用單端方式時，Vcc的波動會引起參考電壓的波動，這將引起測量的誤差。而在差分方式下，即使Vcc發(fā)生波動，測量點電壓(X+電壓)和參考電壓(Y+、Y-引腳之間的電壓)的比例也依然保持不變，測量結果不會發(fā)生波動，這樣可以大大提高測量的精度。9《嵌入式系統(tǒng)》課件以測量觸摸點的Y坐標為例，首先通過命令控制字控制ADS7843內部的模擬開關，將Y+、Y-引腳置為參考電壓，X+引腳置為芯片內部A/D模擬輸入。此時測量到的電壓和參考電壓的比例反映了Y軸坐標的大小。圖11-4所示的就是測量觸摸點的Y坐標的等效電路。同理，若要測量觸點X軸坐標值，只要將X+、X
7、-引腳置為與參考電壓，Y+引腳置為芯片內部A/D的模擬輸入即可。11.3處理器與ADS7843的接口設計PXA255處理器與ADS7843的接口電路涉及PXA255的GPIO口以及地址總線和數(shù)據(jù)總線，它的電路設計如圖11-5所示。11.3.1電路接口設計ADS7843具體外圍電路設計，參見圖11-612《嵌入式系統(tǒng)》課件微處理PXA255與ADS7843的數(shù)字接口通過Microwire的數(shù)據(jù)幀進行通信。芯片完
