基于嵌入式系統的I2C觸摸屏設計

引言

　　隨著(zhù)計算機相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，ARM是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設計了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費/教育類(lèi)多媒體、DSP和移動(dòng)式應用等。ARM 公司是專(zhuān)門(mén)從事基于 RISC 技術(shù)芯片設計開(kāi)發(fā)的公司，作為知識產(chǎn)權供應商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉讓設計許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導體生產(chǎn)商從ARM公司購買(mǎi)其設計的 ARM 微處理器核。嵌入式Linux系統具有開(kāi)發(fā)源代碼、內核穩定、可裁減性等特點(diǎn)，吸引著(zhù)眾多商業(yè)公司和自由軟件開(kāi)發(fā)者的目光，成為嵌入式系統領(lǐng)域不可或缺的操作系統之一。

　　1 電阻式觸摸屏的工作原理

　　觸摸屏安裝在顯示屏的前端，主要由觸摸屏檢測部件和觸摸屏控制器兩部分組成。按照工作原理和傳輸信息的介質(zhì)不同，觸摸屏可分為電阻式、電容感應式、紅外線(xiàn)式以及表面聲波式。當物品按在觸摸屏上時(shí)，會(huì )產(chǎn)生壓力，從而使觸摸屏兩導電層接通，一旦觸摸屏檢測部件監測到用戶(hù)的觸摸位置，就將獲得的位置信息送入觸摸屏控制器TSC2007，并對該寫(xiě)信號進(jìn)行處理，將電壓信號轉換成數字信號，同時(shí)以中斷的方式送至S3C2440處理器，計算出觸點(diǎn)坐標。

　　2硬件結構

　　TSC2007是美國德州儀器（TI）公司推出的新一代4線(xiàn)制觸摸屏控制器，它在與觸摸屏配合使用時(shí)，一旦檢測到筆或手指點(diǎn)觸摸在屏上，可迅速得到該點(diǎn)的位置信號，從而達到在觸摸屏表面上尋址的目的。

　　TSC2007是典型的逐步逼近式A／D變換器，其結構以電容再分布為基礎，包含了取樣／保持功能。TSC2007的引腳與TPSC2003的引腳完全兼容，具有片內溫度測量、觸摸壓力測量和預處理三個(gè)功能。TSC2007的I2C接口，以標準模式、高速模式和超高速模式進(jìn)行數據傳輸與通訊。為了與其他ARM芯片兼容，設計中沒(méi)有使用S3C2440內置的A／D通道，而是采用了外擴控制器TSC2007的方法，通過(guò)I2C總線(xiàn)方式與S3C2440通信。因此，設計中S3C2440的GPE14和GPE15分別作為I2C總線(xiàn)的SCL和SDA線(xiàn)，其觸摸屏控制器接口電路如圖1所示，圖中的SDA和SCL線(xiàn)都是雙向的。

　　3觸摸屏的驅動(dòng)

　　在Linux系統中，設備驅動(dòng)程序是一組相關(guān)函數的集合，它包括設備服務(wù)子程序和中斷處理程序。其中的設備服務(wù)子程序包含了所有與設備相關(guān)的代碼，每個(gè)設備服務(wù)子程序只處理一種設備或者緊密相關(guān)的設備，從設備無(wú)關(guān)的軟件中接受抽象的命令并執行它。設備驅動(dòng)程序利用結構file_operations與文件系統聯(lián)系起來(lái)，設備的各種操作的入口函數放在結構file_operations中，其中包括open（）、release（）、read（）和write（）等接口，從而簡(jiǎn)化了驅動(dòng)程序的編寫(xiě)工作。這樣，應用程序根本不必考慮操作的是設備還是普通文件，可一律視為文件來(lái)處理，具有非常清晰統一的I／O接口。其觸摸屏的file_operations結構定義如下：

　　本結構的主要作用是為不同的設備提供一致的接口。如在應用程序中，對不同設備進(jìn)行讀操作都使用read函數，寫(xiě)操作則都使用write函數。因此，編寫(xiě)觸摸屏驅動(dòng)的實(shí)際工作并不復雜。

　　3.1驅動(dòng)工作流程

　　首先初始化觸摸屏控制器，然后初始化脈寬調制計時(shí)器（PWM TIMER），可以選擇計時(shí)器4為時(shí)鐘，定義10 ms中斷1次，以提供觸摸屏采樣時(shí)間基準，即10 ms觸摸屏采樣1次。而后映射觸摸屏中斷向量和定時(shí)器中斷向量到響應程序，觸摸屏中斷處理程序是判斷觸摸屏是否被按下了，若觸摸屏被按下，則給全局變量Flag_Trouch賦值為T(mén)ouch_Down，否則賦值為T(mén)ouch_Up。若計時(shí)器中斷處理程序判斷Flag_Touch被賦值為T(mén)ouch_Down，則給全局變量StartSample置位，以控制觸摸屏采樣。然后系統通過(guò)S3C2440_get_xy（）獲得采樣值，對得到的觸摸屏的數據進(jìn)行處理。接下來(lái)是對觸摸屏的校準，最后是中斷的釋放和注冊模塊的卸載。其具體的觸摸屏驅動(dòng)工作流程圖如圖2所示。