基于OMAP5912手持多媒體終端的人機接口實(shí)現

　　0引言

　　手持多媒體終端以其高滲透力的移動(dòng)數字媒體方式、全新的業(yè)務(wù)理念和巨大的市場(chǎng)潛力而倍受關(guān)注，已成為世界各國廣播和電信產(chǎn)業(yè)積極研究和發(fā)展的重要領(lǐng)域。手持多媒體終端具有高集成度、低功耗以及使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，故可廣泛運用于各種領(lǐng)域。手持多媒體終端對人機接口的設計也越來(lái)越人性化、多元化。本系統之所以選用 OMAP5912微處理器，除了它具有低功耗、高性能的特性外，其豐富的外圈接口可提供對各種人機接口的支持，也是其重要因素之一。

　　1 LCD顯示設計

　　1.1接口框架

　　本終端設計中包含的人機接口為鍵盤(pán)、觸摸屏以及LCD顯示屏，圖1所示是其接口結構框架。在下面的章節中將對各功能模塊分別進(jìn)行介紹。

　　1.2 LCD控制器

　　本設計中的LCD控制器的內部結構如圖2所示。圖中，VSYNC信號是垂直同步信號(也稱(chēng)幀同步信號)，用來(lái)指示新的一幀圖像的開(kāi)始;HSYNC信號是水平同步信號(或行同步信號)，用來(lái)給出新的一行掃描信號的開(kāi)始：Ac-bias為使能信號。本控制器中每行的點(diǎn)陣數和行數均可編程，并可分別由寄存器 timing 0和timing 1來(lái)控制。本系統選用的TFT為samsung的LTV350QV_FOE，它采用320×240像素液晶輸出方式。

　　1.3 LCD的驅動(dòng)實(shí)現

　　幀緩沖設備屬于字符設備，其目的是通過(guò)配置寄存器在一段制定的內存與LCD間建立一個(gè)自動(dòng)傳輸通道。這樣，任何程序只要修改這段內存中的數據，就可改變LCD上的顯示內容。幀緩沖設備驅動(dòng)也采用“文件層-驅動(dòng)層”的接口方式。

　　framebuffer驅動(dòng)的最重要結構體就是fb_info，它記錄了幀緩沖設備，即當前顯卡的全部信息，包括設備的參數、狀態(tài)以及操作函數指針等。每一個(gè)幀緩沖設備都必須對應一個(gè)這樣的結構體。

　　幀緩沖設備對應的設備文件為/dev/fb*。如果系統有多個(gè)顯卡，Linux還可支持多個(gè)幀緩沖設備，最多可達32個(gè)，分別為/dev/fb0～/dev/fb31，而/dev/fb則為當前缺省的幀緩沖設備，通常指向/dev/fb0。當然，在嵌入式系統中，通常支持一個(gè)顯示設備就夠了。幀緩沖設備為標準字符設備，主設備號為29，次設備號為0到31，分別對應/dev/fb0～/dev/fb31。因此，顯示模塊加載過(guò)程中通常包含以下幾個(gè)步驟：

　　(1)分配dma地址;

　　(2)初始化結構體;

　　(3)初始化硬件，配置相應寄存器;

　　(4)申請中斷;

　　(5)注冊frame buffer設備。

　　在文件層次上，Linux為其定義了讀操作、寫(xiě)操作、映射操作、打開(kāi)操作和關(guān)閉操作等，其定義代碼如下：

　　file_operations 結構中的open()和release()操作不需底層支持，而read、write接口和普通的字符驅動(dòng)沒(méi)什么不同，只是讀寫(xiě)的對象變?yōu)?framebuffer。是純粹的內存操作。由于Linux工作在保護模式，每個(gè)應用程序都有自己的虛擬地址空間，而在應用程序中不能直接訪(fǎng)問(wèn)物理緩沖區地址，為此，linux在文件操作file_operations結構中提供了mmap函數，通?？蓪⑽募膬热萦成涞接脩?hù)空間。而對于幀緩沖設備，則可通過(guò)映射操作將屏幕緩沖區的物理地址映射到用戶(hù)空間的一段虛擬地址中，之后，用戶(hù)就可通過(guò)讀寫(xiě)這段虛擬地址來(lái)訪(fǎng)問(wèn)屏幕緩沖區。實(shí)際上，使用幀緩沖設備的應用程序都是通過(guò)映射操作來(lái)顯示圖形。

　　2觸摸屏輸入設計

　　2.1觸摸屏芯片ADS7843

　　ADS7843是 TI公司生產(chǎn)的四線(xiàn)電阻觸摸屏轉換接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取樣模數轉換器。其中引腳X+、Y+、X-、Y-是轉換器模擬輸入端;DCLK是外部時(shí)鐘輸入;CS是片選端;DIN是串行輸入，控制數據可通過(guò)該引腳輸入;DOUT是串行數據輸出，可用于輸出轉換后的觸摸位置數據;IN3、IN4是輔助輸入;PENIRQ是PEN中斷引腳。

　　本設計主要通過(guò)MCSI接口來(lái)實(shí)現與ADS7843的命令、數據的串行輸入輸出，并通過(guò)KB.C引腳復用成GPIO，然后實(shí)現PENIRQ與BUSY信號的中斷觸發(fā)。圖3所示是ADS7843連接到OMAP5912的接口電路圖。

　　2.2觸摸屏驅動(dòng)

　　由于本設計是由DSP側的MCSI接口來(lái)發(fā)送命令和讀取觸摸屏數據，而由ARM側的操作系統將數據傳遞至界面程序進(jìn)行處理，所以，本驅動(dòng)程序應用MAILBOX雙核通信來(lái)實(shí)現中間的傳遞。

　　ARM側的處理流程如下：

　　(1)ARM側的MAILBOX中斷;

　　(2)由MAILBOX中斷服務(wù)程序從數據寄存器DSP2ARM和命令寄存器DSP2ARM2B讀取X、Y，并將其封裝成觸摸屏返回結構TS_RET，最后通過(guò)寫(xiě)指針寫(xiě)入隊列;

　　(3)由應用程序通過(guò)讀指針讀取數據并進(jìn)行相應處理。

　　驅動(dòng)程序中有下面兩個(gè)比較重要的結構：