【正文】 具有較狹窄的方向角向左傳播聲表面膠能量，在傳遞過程中，又被底邊的 45 度反射條紋向上反射成屏幕表面豎直方向的均勻面?zhèn)鞑?，然后又被上邊的反射條紋向右聚成線傳播至 Y 軸接收換能器，并最終轉為電信號回傳給控制器。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。 綜上所述，市面上各種各樣的觸摸屏，分別有各自的特點，應用領域，以及生產(chǎn)成本等。一旦 ITO 層斷裂，導電的均勻性也就被破壞，上面推導坐標時的比例等效性也就不再存在，因此四線電阻觸摸屏的壽命不長 。 LM3S9B96 開發(fā)板介紹 Stellaris LM3S9B96 開發(fā)板為基于 ARM CortexTMM3 內(nèi)核的Stellaris LM3S9B96 高性能微控制器的開發(fā)提供了完整的 系統(tǒng)平臺。 開發(fā)板包含一個板上調(diào)試接口（ ICDI）電路，支持 JTAG 和 SWD 兩上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 17 種方式調(diào)試。 圖 實物樣圖 結構框圖如圖 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 18 圖 開發(fā)板結構框圖 根據(jù)結構圖，可以看出以該開發(fā)板以 LM3S9B96 微控制器為整個開發(fā)板的核心，圍繞了開發(fā)板， 外擴了豐富的外設資源 ，其中包含了以下一些部件資源： ? ICDI USB 電纜擁有提供調(diào)試，通信和供電的能力 ? 靈活，廣泛的外設開發(fā)平臺 ? 彩色液晶圖形顯示 ? TFT 液晶模塊， 320 240 分辨率 ? 電阻式觸摸界面 ? 80 兆赫晶振 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 19 ? LM3S9B96 256 K 的 FLASH ? 96 K SRAM 和集成以太網(wǎng) ? 物理層 +MAC ， USB OTG 接口和 CAN 通信 ? 8 MB 的 SDRAM（選配板） ? EPI 接口（選配板） ? I2S 立體聲音頻編解碼器 ? 線路輸入 /輸出 ? 耳機輸出 ? 麥克風輸入 ? 控制器區(qū)網(wǎng)絡（ CAN）接口 ? 10/100 BaseT 以太網(wǎng) ? OnTheGo（ OTG）接口 ? 輪型電位器（可用于目錄導航） ? SD 讀卡槽 ? 內(nèi)部電路調(diào)試（ ICDI） ? JTAG,SWD,SWO 調(diào)試方式 ? 標準 ARM 二十針 JATG 調(diào)試接口 ? USB 虛擬串口 ? 跳線分流，以方便重新分配的 I / O 資源 ? 豐富的源代碼資源如圖形庫， USB 庫，外設庫等 CortexM3 處理器介紹 LM3S9B96 微處理器采用了 CortexM3 作為核心處理器， 針對當前 32 位 MCU 用戶， 該 產(chǎn)品系列率先在業(yè)內(nèi)整合了 CortexM3 和 Thumb2 指令集。 CortexM3處理器特點 CortexM3 主要為了在微控制器、汽車車身系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡對功耗和成本銘感的嵌入式應用領域?qū)崿F(xiàn)搞系統(tǒng)性能而設計的。 此外，基本系統(tǒng)外設還具備高度集成化特點，集成了許多緊耦合系統(tǒng)外設，合理利用了芯片空間，使系統(tǒng)滿足下一代 產(chǎn)品的控制需求。該技術是一項完全基于硬件的中斷處理技術，最多可減少 12 個時鐘周期數(shù)， 在實際應用中可減少 70%中斷 。 ? 準確快速地中斷處理。 ? ARM Thumb2 混合的 16/32 位固有指令集，無模式轉換 。 CortexM3內(nèi)核結構 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 22 CortexM3 中央內(nèi)核是基于哈佛結構的，分別為指令和數(shù)據(jù)有獨立的總線。當遇到分支指令時，譯碼階段也包含了預取值功能，這樣提高了執(zhí)行速度。 CortexM3 內(nèi)核包含了一個譯碼器，適用于傳統(tǒng)的 Thumb 和新型Thumb2 指令，和一個支持硬件乘法的和硬件除法的先進 ALU，控制邏輯和用于鏈接其它處理器的接口。無特權代碼執(zhí)行限制或者排除某些資源的訪問，例如特定的指令和具體的內(nèi)存位置。 CortexM3 處理器是支持高達 4GB 的可尋址內(nèi)存空間 ,并提供簡單和固定的內(nèi)存映射。 CortexM3 處理器采用非對齊處理數(shù)據(jù)方式，能夠讓非對齊數(shù)據(jù)在單核訪問中進行傳輸。 開發(fā)板上 帶觸摸液晶顯示模塊 LM3S9B96 開發(fā)板 提供了一個 320*240 像素分辨率的 TFT 液晶圖形顯示屏。 TFTLCD 與無源 TNLCD、 STNLCD 的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個象素上都設置有一個薄膜晶體管（ TFT），可有效地克服非選通時的串擾，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關，因此大大提高了圖像質(zhì)量。 特性 本液晶顯示器采用的是 Kitronix 公司的 K350QVGV1F 顯示屏，上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 24 具有 320*240 分辨率和 寸 262K 色彩。開發(fā)板使用 8 位的 8080 工作模式，通過微控制器端口 D 提供數(shù)據(jù)總線。推薦使用微控制器的一個 GPIO 口來控制這個信號線。 電源 LCD 模塊內(nèi)部具有基電壓發(fā)生器，因此僅需要單跟 直流電源。具體引腳與對應功能如表格 。 編程軟件 Keil uVision4 本次設計的軟件部分采用了 Keil uVision4 來進行 編寫編譯，將程序下載到實驗板中進行調(diào)試。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 29 項目管理器，調(diào)試器。新版本支持更多最新的 ARM 芯片，還添加了一些其他新功能。 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 30 圖 器件選擇界面 在完成了工程創(chuàng)建后，就可以開始軟件部分設計。 驅(qū)動程序原理 觸摸屏驅(qū)動原理 在 本次設計中，主要是關于四線電阻式觸摸屏的驅(qū)動原理，其驅(qū)動原理是與四線是電阻式觸摸屏的結構原理是相關的。 X 電極和 Y 電極的正負端由 ―導電條 ‖（圖中黑色條形部分）分別從兩端引出，且 X 電極和 Y 電極導電條的位置相互垂直。 圖 為觸摸屏測量周期的方式。從 YP 或 YM 觸摸屏連接器上測得的電壓與觸點 Y 坐標成比例。 測量觸摸壓力的方法有數(shù)種。于是觸摸屏進入休眠狀態(tài)，等待觸筆中斷。數(shù)值越大，表示該顏色越深。是這個命令較為重要的功能就是可以取得到控制器的型號，代碼在取得控制器的型號之后，可以針對不同型號的控制器，進行不同的初始化。 （ 1） AM：控制 GRAM 更新方向。 R7：顯示控制命令。當全部設置為 1 為開啟顯示，設置全 0 時為關閉。當要在某個指定點寫入一個顏色的時候，先通過這兩個命令設置到改屏幕上的點，然后寫入顏色值就可以了。這幾個命令用于設定顯示區(qū)域的大小，開發(fā)板所配置的整屏大小為 240*320，但是有時候只需在其中的一部分區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，如果用先寫坐標，后寫數(shù)據(jù)這樣的方式來實現(xiàn)，則速度大打折扣。 是 觸摸屏的底層 的驅(qū)動文件，包括觸摸屏參數(shù)初始化、中斷控制 函數(shù) ，中斷狀態(tài)清除函數(shù)等。 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 37 第三個是液晶屏顯示的底層，包括加載到 Library 中的 grlib 庫， 其實 都是 這個文件對硬件操作的映射 。程序在完成初始化后可以完成對觸摸屏的按鍵響應，控制，顯示輸出，按相對應的運算符結果運算。運算部分，將按下按鈕輸入數(shù)字，所組成新的數(shù)在顯示屏輸出、給予所有的運算符按鈕有對應的函數(shù)運算意義，即完成加減乘除運算，以及其他較為復雜的運算方式，最后計算完成后存儲并且輸出相關的計算結果。中斷控制器 API 提供了一組函數(shù)，用來處理嵌套向量中斷控制器（ NVIC）。然后對鎖存的數(shù)據(jù)進行讀取，通過 LCD 顯示相關的 API 函數(shù)，將得到的數(shù)值進行轉化成對應函數(shù)操作，或顯示，或運算等等。在聲明了類似 canvas（ … ）等畫圖，畫按鈕等方法后，在main 函數(shù)中調(diào)用該方法。 而在完成運算功能后的顯示輸出理論上是一樣的，只是改變了內(nèi)存當中的變量。 另一方面，顯示效果的更改，是利用更新好的 Canvas 進行對前一次的輸出結果的覆蓋 。方便確定運算結果的位數(shù)，也可以使得最后輸出結果時不會因長度不足而又被覆蓋不完全的錯誤。所以，在完成數(shù)字顯示結果的同時，應該考慮的是將輸入數(shù)字，按照對應的按鈕進行計算，輸出結果。有小數(shù)點的數(shù)一樣，在按下小數(shù)點后，改變一個上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸。 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 42 開 始儲 存 當 前 輸 入 數(shù) 字計 數(shù) 器 自 加計 數(shù) 器 大 于 限 定 值N O按 下 數(shù) 字 按 鈕 有 反 應之 前 存 儲 的 數(shù) * 1 0 + 當 前數(shù) 字顯 示 輸 出保 持 顯 示 當 前 數(shù) 直到 按 下 運 算 符 號 或清 零結 束Y E SN O小 數(shù) 點 標 志 位 是 否為 F A L S E當 前 數(shù) 字 * 1 0 的 負計 數(shù) 器 次 數(shù) 次 方計 數(shù) 器 自 加Y e s輸 出 數(shù) 加 上 變 更 后的 數(shù) 字 圖 數(shù)字組合成數(shù)顯示流程圖 如圖所示，輸入數(shù)字轉化成數(shù)，關鍵是要記錄兩個部分，一個是存儲當前輸入數(shù)字，和已經(jīng)輸出的數(shù)。 運算符函數(shù)編寫 除了顯示部分，本次設計另一大塊的設計部分是函數(shù)運算模塊的設計。如果數(shù)字長度不足，則同樣預留了長度，這樣可以對前次的顯示結果完成一個覆蓋的效果，避免顯示錯誤。調(diào)用 CanvasTextSet(…) 改變Canvas(…) 內(nèi)變量的值，重新放入消息隊列 WidgetPaint((tWidget *)amp。 最 后 用 一 個 死 循 環(huán) ， 循 環(huán) 執(zhí) 調(diào) 用WidgetMessageQueueProcess()這么一個函數(shù)，完成 LCD 上顯示輸出所需要的內(nèi)容。其流程圖如圖 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 39 開 始觸 屏 功 能 開 啟設 置 自 動 模 式等 待 觸 屏 事 件檢 查 觸 屏 事 件鎖 存 X 數(shù) 據(jù)鎖 存 y 數(shù) 據(jù)讀 取 X 、 Y 坐 標 值講 對 應 X 、 Y 坐 標 值 轉 化 成對 應 L C D 位 置 響 應清 除 中 斷 狀 態(tài)N OY e s中 斷 操 作子 程 序 結 束返 回 主 程 序顯 示 內(nèi) 容中 斷 初 始 化產(chǎn) 生 中 斷N OY e s結 束 圖 中斷控制流程圖 顯示函數(shù)編寫 顯示功能 ，顯示功能實現(xiàn)流程是如圖 所示，將按鍵結果顯示在LCD 上的。 同時在驅(qū)動文件中，重寫了一些關于中斷控制的函數(shù)。但在實際應用中又與操作緊密相關，是軟件設計中十分重要的部分。 初 始 化 開 始觸 摸 屏 初 始 化 ， 控 制L C D 寫 操 作配 置 G P I O ， A D C片 外 硬 件 資 源 等配 置 系 統(tǒng) 時 鐘 圖 主程序開始流程圖 軟件設計基本包括了以下幾個部分的內(nèi)容：中斷控制部分、顯示部分和運算部分，各部分分工不同，中斷控制是在觸摸屏顯示的之后可以有一個中斷功能，即在對觸屏操作后，有一個顯示中斷，可以使能允許完成觸上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 38 摸后對應的操作，完成操作后結束中斷。 功能實現(xiàn)部分設計 在解決了驅(qū)動程序后，表明之后的程序設計是可以下載到實驗板順利運行的。 是板子上其他 GPIO 的底層，就是每個引腳的功能配置 ，作為每個引腳功能的聲明配置存在。 驅(qū)動程序文件 功能 在整個完整的程序設計，包含了三塊的驅(qū)動程序 :、 、。該命令為單個操作的命令，只需要寫入該值即可，其他的命令的格式為先寫入命令編號，后寫入操作數(shù)。 R3 R33：設置 GRAM 的行地址和列地址。置 0 時為 26 萬色，置 1 時為八位色。當 AM=1 的時候，地址以列方向更新。 R3：入口模式命令。 控制原理 ILI9320 作為控制芯片具有一系列的數(shù)據(jù)傳輸及控制功能，所需用到的命令如圖 所示： 圖 ILI9320 常用命令 R0：該命令具有有兩個功能： 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設計 35 進行寫操作，則僅最低位 SOC 為有效，用于開啟或關閉振蕩器。 顯示 屏 驅(qū)動原理 液晶顯示模塊顯示原理 本系統(tǒng) LCD 顯示模塊的控制器為 ILI9320，該控制器自帶顯存，總大 小為 172820（ 240*320*18/8），即