基于μClinux的觸摸屏軟硬件關(guān)鍵技術(shù)分析

　　驅動(dòng)程序的中斷處理函數

　　當筆中斷發(fā)生，程序進(jìn)入中斷處理函數。在中斷處理函數中，將完成對兩個(gè)中斷進(jìn)行處理，分別是外部的觸摸中斷（筆中斷）和SPI數據轉換中斷。與這兩個(gè)中斷對應的中斷處理函數，是觸摸屏軟件設計的關(guān)鍵所在。

　　驅動(dòng)程序在中斷處理函數中使用定時(shí)器處理時(shí)間相關(guān)操作。定義函數set_timer_irq()，如下：

　　staticvoidset_timer_irq(structtimer_list*timer,intdelay){

　　del_timer(timer);

　　timer->expires=jiffies+delay;

　　add_timer(timer);

　　}

　　jiffies是一個(gè)表征系統自從啟動(dòng)以來(lái)到當前為止所運行時(shí)鐘數的變量，delay是設定的延長(cháng)時(shí)間（用時(shí)鐘數作為計數單位）。一旦時(shí)鐘數超過(guò)設定值，則觸發(fā)超時(shí)函數，在本程序中是handle_timeout( )。引入定時(shí)器的目的有兩個(gè)：一是可以較為精確地控制系統由于消除電平升降造成信號抖動(dòng)所需要時(shí)間，二是能夠有效控制采樣坐標的數量，而不必引入占用大量系統資源的簡(jiǎn)單延時(shí)函數。使用SPI中斷而產(chǎn)生大量坐標數據這一問(wèn)題在文獻中沒(méi)有很好的解決辦法，只是簡(jiǎn)單地降低SPI時(shí)鐘頻率以取較少的數據量。本設計中引入定時(shí)器，可以很好地解決上述問(wèn)題。

　　在handle_timeout()函數中，程序利用條件選擇語(yǔ)句，對觸摸屏狀態(tài)值（ts_drv_state）進(jìn)行判斷，如果是非Error狀態(tài)，則使能SPI，進(jìn)入handle_spi_irq()，與ADS7843進(jìn)行數據通訊。在handle_spi_irq()中，程序利用條件選擇語(yǔ)句，根據觸摸屏狀態(tài)值（ts_drv_state）來(lái)進(jìn)行數據轉換操作，通過(guò)向觸摸屏控制芯片發(fā)送前文中提到的控制字，來(lái)得到X和Y方向的坐標。具體邏輯可參見(jiàn)程序流程圖。一旦一次轉換完成，程序將根據點(diǎn)擊狀態(tài)信息（state_counter）來(lái)鑒別點(diǎn)擊的性質(zhì)，在cause_event()函數中，分別對點(diǎn)擊和移動(dòng)做出了判斷。判定方法較為簡(jiǎn)單，只需將前后兩次采樣坐標之差與移動(dòng)閾值比較即可得出結論。此外，還區分了信號誤差和由于筆移動(dòng)造成的坐標改變，判別閾值可以由用戶(hù)自己設定。

　　I/O控制

　　對于硬件各個(gè)參數，包括采樣時(shí)間、消除抖動(dòng)開(kāi)關(guān)、消除抖動(dòng)時(shí)間，都可以通過(guò)I/O控制函數ioctl()在用戶(hù)程序里進(jìn)行設定，避免每次都直接改變驅動(dòng)程序，并重新編譯內核所帶來(lái)的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。本程序中對I/O控制函數的定義是：staticintts_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg)；其中，參數cmd有兩個(gè)值，分別為：TS_PARAMS_GET和TS_PARAMS_SET，它們用來(lái)指出是獲取參數還是設定參數。用戶(hù)在調用這個(gè)函數的時(shí)候，只需要對這個(gè)參數按照事先約定的格式賦值，就可以方便地獲取或者改變觸摸屏當前參數，arg是指向所傳遞參數的指針。

　　結論

　　在獲得觸摸點(diǎn)的原始坐標（數值范圍由所選用的A/D轉換器位數決定）后，還要根據具體使用的液晶屏實(shí)際像素進(jìn)行轉換，以方便圖形界面的后續開(kāi)發(fā)?？紤]到相鄰兩次的移動(dòng)閾值，按照如下公式對觸摸屏坐標進(jìn)行計算：

　　其中XV為觸摸點(diǎn)X坐標顯示值，XW為觸摸點(diǎn)X坐標測量值（原始坐標值），(1)、(2)、(3)式在觸摸屏初始化時(shí)得到，方法是任取觸摸屏X方向左側和右側各一點(diǎn)，以X△V=X△W=1，Xoffrer=0為初始值進(jìn)行測量得到新的3個(gè)參數：X△V、X△W和Xoffrer（在實(shí)際使用中此項工作屬于校準零點(diǎn)偏移），然后這3個(gè)參數就不再變動(dòng)，對于每次測量到的任意觸摸點(diǎn)原始坐標XW，直接代入（4）式求出觸摸點(diǎn)的像素顯示坐標XV。 其中，XV1為觸摸屏左側點(diǎn)坐標顯示值；XV2為觸摸屏右側點(diǎn)坐標顯示值；XW1為觸摸屏左側點(diǎn)坐標測量值；XW2為觸摸屏右側點(diǎn)坐標測量值。

　　本設計使用MicroWindows作為用戶(hù)界面，定制出每個(gè)桌面圖標的坐標區域，結合觸摸屏的采樣坐標，判斷是否在圖標區域坐標內，然后做出相應的事件處理。對于本設計中使用的開(kāi)發(fā)平臺，液晶屏是320240點(diǎn)陣的，物理尺寸為： 80mm60mm，ADS7843選擇12位轉換精度，觸摸屏理論分辨率為80/212=0.020mm，但是由于電平干擾和觸摸動(dòng)作發(fā)生時(shí)的物理干擾，實(shí)際的精度無(wú)法達到這個(gè)值。經(jīng)過(guò)測試，在我們平臺上對同一點(diǎn)的點(diǎn)擊精度可以達到1.0mm。本驅動(dòng)程序可以有效地區分點(diǎn)擊和移動(dòng)信號，如果配合手寫(xiě)識別軟件，能夠作為手寫(xiě)板的底層驅動(dòng)使用，實(shí)現手寫(xiě)輸入。