基于LPC2210的觸摸屏觸摸點(diǎn)數據采集系統設計

摘要：提出了基于A(yíng)RM7系列LPC2210微控制器和嵌入式操作系統μC／OS—II來(lái)實(shí)現觸摸屏觸摸點(diǎn)數據采集系統的設計，并完成了微控制器與上位機之間的物理層電路轉換，實(shí)現了基于LIN總線(xiàn)的數據通信，能夠在上位機得到觸摸點(diǎn)的精確坐標以及控制菜單信息，并且準確可靠、傳輸速率高。
關(guān)鍵詞：LPC2210；μC／OS-Ⅱ；觸摸屏；LIN總線(xiàn)

引言
嵌入式系統實(shí)際上是“嵌入式計算機系統”的簡(jiǎn)稱(chēng)，是相對于通用計算機系統而言的，根據應用的要求，將操作系統和功能軟件集成于計算機硬件系統中，以應用為中心，計算機技術(shù)為基礎，實(shí)現軟件與硬件的一體化。其適用于對功能、可靠性、成本、體積和功耗等有嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。
觸摸屏又稱(chēng)為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種附加在顯示器表面的透明介質(zhì)。觸摸屏作為一種新的輸入設備，是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機交互方式。通過(guò)使用者的手指觸摸，該介質(zhì)實(shí)現對計算機的操作定位，大大簡(jiǎn)化了計算機的輸入方式，實(shí)現零距離操作。而在觸摸屏的使用中，對觸摸點(diǎn)的精確定位至關(guān)重要，本文提出了一種觸摸屏的坐標算法，該算法具有良好的可移植性和擴展性。

1 研究背景
觸摸技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在歐美和日本已經(jīng)有近20年的發(fā)展歷史。而在技術(shù)發(fā)展上，歐美的觸摸屏以電容式、表面聲波式及5線(xiàn)電阻式為發(fā)展方向，產(chǎn)品以大尺寸居多。日本觸摸技術(shù)以4線(xiàn)電阻式為主要發(fā)展方向，產(chǎn)品以中小尺寸為主，而中國臺灣也以4線(xiàn)電阻式居多。
目前，觸摸技術(shù)大量應用于嵌入式系統中，結合了先進(jìn)的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)以及電子技術(shù)，形成嵌入式高端產(chǎn)品。其以體積小、功耗低、處理能力強等諸多優(yōu)點(diǎn)，在通信、網(wǎng)絡(luò )、工控、醫療、電子等領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。嵌入式系統經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，已經(jīng)從普通的低端應用進(jìn)入到一個(gè)高、低端并行發(fā)展，且不斷提升低端應用的時(shí)代，觸摸技術(shù)在嵌入式系統既有很強的應用價(jià)值和市場(chǎng)前景，又有很重要的實(shí)際意義。

2 設計方法
2．1 系統總體設計
系統采用Philipa公司的LPC2210作為CPU，由于其片內無(wú)程序存儲器，所以需要外擴Flash，還可以擴展靜態(tài)RAM。LPC2210最小系統需要2組電源、復位電路、晶振電路和程序存儲器等，觸摸屏接口芯片采用ADS7843作為設備控制器，整個(gè)系統可實(shí)現對觸摸屏觸摸點(diǎn)的數據采集，系統結構框圖如圖1所示。

2．1．1 LPC2210芯片簡(jiǎn)介
LPC2210是基于支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16／32位ARM7核的微控制器，對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式，可將代碼規模降低超過(guò)30％，而性能的損失卻很小。
LPC2210采用144引腳封裝，通過(guò)配置總線(xiàn)，最多可提供76個(gè)GPIO。其擁有極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、8路10位ADC、PWM輸出，以及多達9個(gè)外部中斷。它們特別適用于工業(yè)控制、醫療系統、訪(fǎng)問(wèn)控制和POS機等，又由于內置了寬范圍的串行通信接口，非常適合于通信網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉換器、嵌入式軟Modem以及其他各種類(lèi)型的應用。
2．1．2 ADS7843芯片簡(jiǎn)介
ADS7843是一種專(zhuān)門(mén)對觸摸屏輸入設備進(jìn)行控制的芯片，其主要完成兩件事：一是完成電極電壓的切換，二是采集接觸點(diǎn)處的電壓值。
ADS7843是一款連續近似記錄(SAR)的A／D轉換器，具有同步串行接口，內置12位模／數轉換、低導通電阻模擬開(kāi)關(guān)，根據微控制器發(fā)來(lái)的不同測量命令使相應的模擬開(kāi)關(guān)導通，向觸摸屏電極對提供電壓，并把觸摸點(diǎn)位置的電壓引入A／D轉換器，以其低功耗和高速率等特性被廣泛應用。
2．2 系統硬件設計
觸摸屏的數據采集系統主要由兩個(gè)部分組成：觸摸屏的控制和數據的傳輸。
觸摸屏的控制是通過(guò)微控制器進(jìn)行異步數據傳送，向ADS7843發(fā)送控制字來(lái)讀取ADS7843的A／D轉換結果，微控制器完成一次觸摸屏數據采集，兩者之間需要進(jìn)行3次通信。微控制器讀取到A／D轉換結果后，對數據進(jìn)行處理，得到觸摸點(diǎn)的坐標。為了得到坐標值，可以通過(guò)串
口傳輸到上位機進(jìn)行顯示。數據經(jīng)過(guò)串口進(jìn)行傳輸的方法很多，從成本的角度考慮，選擇LIN總線(xiàn)來(lái)進(jìn)行數據的傳輸，結構簡(jiǎn)單、且容易實(shí)現。硬件電路如圖2所示。