【正文】 同于傳統(tǒng)設(shè)計，而是充分利用了ADS7843中的BUSY信號線，如圖1所示。ADS7843是一款四線電阻式觸摸屏控制芯片，它主要完成兩件事情：其一，是完成電極電壓的切換；其二，是采集接觸點處的電壓值。它由兩層透明的阻性導體層組成，在導體層中間充滿了用粘性絕緣液體材料做成的隔離層和由導電性能極好的材料構(gòu)成的電極。 觸摸屏工作時，上下導體層相當于電阻網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。當某一層電極加上電壓時，會在該網(wǎng)絡(luò)上形成電壓梯度。若有外力使得上下兩層在某一點接觸，則在電極未加電壓的另一層可以測得接觸點處的電壓，從而知道接觸點處的坐標。比如，若在頂層的電極(X+、X)上加上電壓，則在頂層導體層上形成電壓梯度；當有外力使得上下兩層在某一點接觸，在底層就可以測得接觸點處的電壓，再根據(jù)該電壓與電極(X+)之間的距離關(guān)系，知道該處的X坐標。然后，將電壓切換到底層電極(Y+、Y)上，并在頂層測量接觸點處的電壓，從而知道Y坐標。對電壓在橫向和縱向?qū)w層之間的切換以及A/D轉(zhuǎn)換，需要先通過串行外設(shè)接口（SPI）往ADS7843發(fā)送控制字，轉(zhuǎn)換完成后再通過SPI讀出電壓轉(zhuǎn)換值。 2 . 2 觸摸屏硬件原理簡介 我們在開始編寫觸摸屏驅(qū)動程序之前，必須對硬件的工作原理有個基本的了解。許多不同的觸摸技術(shù)會把屏幕某個位置的壓力或接觸轉(zhuǎn)換成有意義的數(shù)字坐標。典型的觸摸技術(shù)包括電阻觸摸屏、聲表面波觸摸屏、紅外線觸摸屏和電容觸摸屏。如果想詳細了解這些技術(shù)。 這里側(cè)重介紹電阻觸摸屏。電阻觸摸屏非常普及，你會發(fā)現(xiàn)許多評估板和開發(fā)套件中都集成了電阻觸摸屏。電阻觸摸屏普及的主要原因是價格便宜，而且在電氣上可以直接接入用戶的系統(tǒng)中。 之所以叫電阻觸摸屏，是因為它們本質(zhì)上就是電阻分壓器。它們由兩個電阻薄層組成，這兩個薄層被非常薄的絕緣層隔開，絕緣層通常以塑料微粒子的形式存在。當你觸摸屏幕時，會使兩個電阻薄層變形到足以使它們之間發(fā)生電氣連接。然后由軟件通過檢測分壓器上產(chǎn)生的電壓計算出兩層的短接位置，并最終確定觸摸位置。 電阻觸摸屏分為幾種類型，比如四線，五線和八線。線越多，精度就越高，溫度漂移也越少，但基本的操作是一樣的。在最簡單的四線設(shè)計中，有一層稱為X軸的電阻層，上面加有一定的電壓，另一個稱為Y軸的電阻層作為接受層測量對應X軸位置的電壓值。這一過程再反過來執(zhí)行一遍，即Y軸層加電，X軸層用于電壓檢測。 圖2是電阻觸摸屏的簡單等效電路。注意必須獲取二個完全獨立的讀數(shù)，即X軸位置和Y軸位置數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在四線或五線電阻觸摸屏中是無法同時讀取的。軟件必須先讀一個軸，然后再讀另外一個軸。讀取的順序則無關(guān)緊要。將電阻觸摸屏產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字需要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。直到不久前這個ADC幾乎一直是主CPU的外圍器件。Burr Brown NS7843或NS7846就是這種ADC控圖2：觸摸屏電路簡單等效電路。制器。該器件為12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)嵌的邏輯電路通過交替給一個薄層加電，再從另外一層轉(zhuǎn)換來控制觸摸屏。雖然可以使用諸如GPIO之類的信號線來完成薄層加電的切換，但該器件能夠分擔許多任務(wù)，還能提供產(chǎn)生觸摸或筆壓中斷的方式。 2 . 3 基于兩種CPU的參考板 第一塊板是飛思卡爾的MX9823ADS評估板，采用了飛思卡爾的MC9328MX1處理器。該評估板可以直接從飛思卡爾的分銷商處定購。評估套件包括QVGA(240x320)彩色LCD和觸摸屏。 第二塊板采用了夏普LH79524 ARM處理器。這塊夏普的參考板以及集成的顯示和觸摸套件都可以從LogicPD公司處定購。有幾種可更換的顯示套件供選擇，分辨率范圍從QVGA到800x600像素不等。 本文中不提供每個驅(qū)動程序的詳細代碼，而是介紹驅(qū)動程序的設(shè)計和流程，并重點介紹其中的重要部分。讀者可以從ftp://?？偟膩砜矗浖峁┑墓δ芡瓿梢韵逻@些步驟： 1. 配置控制器硬件 2. 判斷屏幕是否被觸摸 3. 獲得穩(wěn)定的、去抖動的位置測量數(shù)據(jù) 4. 校準觸摸屏 5. 將觸摸狀態(tài)和位置變化信息發(fā)送給更高層的圖形軟件 2 . 4 硬件配置 觸摸驅(qū)動程序要做的第一件事是配置硬件。對這些集成控制器來說，這意味著通過向映射到存儲器的寄存器中寫入數(shù)據(jù)將控制器配置成某個確定狀態(tài)。這一過程是由每個驅(qū)動程序中的TouchConfigureHardware()函數(shù)完成的。 關(guān)于觸摸驅(qū)動程序是否應該使用中斷驅(qū)動，事實上在范例的驅(qū)動程序中用的就是中斷驅(qū)動方式。坦率地講，我之所以這樣做是因為使用中斷很有趣。千萬不要由這個例子推斷出采用中斷永遠是最好或最正確的設(shè)計方式，也不要聽信別人說不采用中斷驅(qū)動方式的觸摸驅(qū)動程序就是錯誤的。 之所以這樣說只是因為輪詢對嵌入式系統(tǒng)程序員來說似乎變成了貶義詞。我曾經(jīng)問過一位客戶，他的輸入設(shè)備采用的是輪詢還是中斷服務(wù)方式?；卮鹗沁@是嵌入式系統(tǒng)，我們不做任何輪詢。我當時感覺問這個問題時我就像一個傻瓜，但進一步探討后發(fā)現(xiàn)查詢其實也是一種合理且值得考慮的方式。如果使用的是RTOS，并且所有任務(wù)經(jīng)常為了等待某類外部事件而被中斷，處理器經(jīng)常處于空閑的循環(huán)狀態(tài)，沒有什么有意義的事做。這種情況下使用空閑任務(wù)查詢觸摸屏上的輸入也許是更好的設(shè)計方式。根據(jù)你的總體系統(tǒng)需求，查詢也可能是一個值得考慮的合理的設(shè)計方式。 配置中斷的方法因具體操作系統(tǒng)而異。讀者會發(fā)現(xiàn)對于每一個支持的RTOS都有被(ifdef)限定的代碼段。在所有情況下驅(qū)動程序?qū)嶋H會使用二種不同的中斷： 1 、當屏幕被初次觸摸時喚醒主機的中斷，稱為PEN_DOWN中斷 2 、當完成一組模數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時的第二種中斷信號 接下來的問題是我們希望以多快的速度從ADC接收采樣輸入讀數(shù)。采樣速度會影響我們需要如何配置時鐘來驅(qū)動觸摸屏和ADC。我們希望時鐘有足夠快的速度來提供可響應的輸入和實現(xiàn)精確的跟蹤，但也不要太快，以至于影響轉(zhuǎn)換精度，或讓系統(tǒng)消耗超過所需的功率。 根據(jù)我的經(jīng)驗，觸摸屏至少需要以20Hz或50ms間隔的速度向更高層軟件提供位置更新數(shù)據(jù)，只要高層軟件跟得上，速度越快越好，我們不太擔心功耗問題。如果觸摸輸入響應比這慢得多，那么在用戶的觸摸輸入和顯示屏上可觀察到的響應之間會出現(xiàn)明顯和煩人的遲滯現(xiàn)象。20Hz的更新速度聽起來并不是太有挑戰(zhàn)性，但提供20Hz的更新速度實際上要求采樣速度接近200Hz，具體數(shù)值取決于我們在確定輸入穩(wěn)定之前準備采用多少讀數(shù)。為了去抖動和對觸摸輸入位置值進行平均，我們需要進行過采樣。電阻觸摸屏，特別是便宜的那種，一般會有很大的噪聲和抖動。 圖3：X軸移動時Y軸上的偏移。在向更高層軟件發(fā)送位置更新數(shù)據(jù)之前，驅(qū)動程序需要多次采樣每個軸上的輸入。我們提供的驅(qū)動程序默認情況下將以最少200Hz(5ms)的采樣速率配置各自處理器上的ADC時鐘。這樣就能讓驅(qū)動程序?qū)斎朐紨?shù)據(jù)進行充分的去抖動和過濾，并仍能向高層用戶接口軟件提供20Hz的實際位置更以使這項工作簡單很多。本文提供的驅(qū)動程序完全符合該應用指南對如何配置夏普ADC序列控制器提出的建議。 LH79524 ADC本身是一個令人稱奇的電路系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)完全可編程的狀態(tài)機和序列器。該ADC無需核心CPU的任何干預就可以通過編程完成：驅(qū)動一個觸摸層；延時；進行測量；驅(qū)動另一層；延時；進行測量等操作。理解如何對LH79524 ADC序列器控制單元編程可能是一個挑戰(zhàn)，不過利用夏普()公司提供的應用指南可 一旦完成了基本的硬件設(shè)置，接下來就需要一種可靠的方法判斷屏幕是否被觸摸了。如果用戶沒有觸摸屏幕，那么運行ADC獲得轉(zhuǎn)換后的讀數(shù)毫無意義。上述兩個控制器都提供了屏幕是否被觸摸的檢測機制，并且當觸摸事件發(fā)生時還可選擇是否中斷主處理器。判斷屏幕是否被觸摸的驅(qū)動程序的函數(shù)名叫WaitForTouchState()。 當控制器處于觸摸檢測模式時，Y軸觸摸層通過一個上拉電阻上拉到高電平，X軸觸摸層則連接到地。當用戶觸摸屏幕的任何地方時，這兩層就發(fā)生短接，Y軸層被拉到低電平。該事件可以在驅(qū)動程序內(nèi)部連接到名為PEN_OWN IRQ的中斷發(fā)生機制。 在正常工作期間，當觸摸事件發(fā)生時驅(qū)動程序利用PEN_DOWN IRQ喚醒觸摸驅(qū)動任務(wù)。這樣做可以讓驅(qū)動程序在屏幕沒有被觸摸時中斷自己的執(zhí)行，而不消耗任何CPU資源，而一旦用戶觸摸屏幕，驅(qū)動程序就被喚醒并進入轉(zhuǎn)換模式。我們也可以在轉(zhuǎn)換模式?jīng)]被激活時停止(disable)ADC時鐘來節(jié)省功耗。 2 . 4 . 1 讀取觸摸數(shù)據(jù) 在校準和正常操作期間，我們需要讀取X和Y軸的原始數(shù)據(jù)并去抖動，然后確定屏幕被觸摸時是否有穩(wěn)定的讀數(shù)。該過程在兩個驅(qū)動程序中都叫TouchScan()。該過程的要點是： 1 、檢查屏幕是否被觸摸； 2 、采集每個軸上的多個原始讀數(shù)用于以后的過濾； 3 、檢查屏幕是否仍在被觸摸。 在執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時，兩個控制器都提供了由編程產(chǎn)生延遲的方法，以在給觸摸層加電和開始實際的模數(shù)轉(zhuǎn)換之間插入一段時延。飛思卡爾把這段時延稱作數(shù)據(jù)建立計數(shù)(DSCNT)，在兩層切換后會有很多個ASP輸入時鐘長度的延時。夏普把這段時延稱為預充時延。 兩種CPU都需要這種時延，因為電阻觸摸面板是二塊由薄絕緣層隔離的大面積導體，正好形成一個電容。當從將要執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的層切換到正在加電的層時，需要一定的延時