【正文】 096。所以針對(duì)本次設(shè)計(jì)，所采用了是樣的四線電阻式觸摸屏。 Stellaris LM3S9B96 開(kāi)發(fā)套件可以加快 Tempestclass 系列微控制器的開(kāi)發(fā)速度 。它整合了多種技術(shù)，減少使用內(nèi)存，并 在極小的 RISC 內(nèi)核上提供低功耗和高性能，可實(shí)現(xiàn)由以往的代碼向 32 位微控制器的快速移植。 Realview 工具向設(shè)計(jì)者提供模擬、創(chuàng)建虛擬模型、編譯軟件、調(diào)試、驗(yàn)證和測(cè)試基于 ARMv7 架構(gòu)的系統(tǒng)等功能。 ? 原子位操作，在一個(gè)單一指令中讀取 /修改 /編寫(xiě) 。在稍后的執(zhí)行過(guò)程中 ,處理完分支指令后便知道下一條要執(zhí)行的指令。當(dāng)進(jìn)入處理器模式，在這個(gè)模式期間所有的代碼都處于有特權(quán)的。 CortexM3 除了支持單周期的 32 位乘法操作以外，還支持帶符號(hào)的和不帶符號(hào)的除法操作，根據(jù)操作數(shù)的大小，在 2 到 12 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，通過(guò) SDIV 和 DIV 來(lái)完成指令操作。 本次設(shè)計(jì)主要是在這塊液晶顯示屏上輸出最終的設(shè)計(jì)結(jié)果的。 表 LCD 相關(guān)信號(hào)線 微控制器引腳 板上功能 跳線名稱(chēng) PE6/ADC1 Touch X+ X+ PE3 Touch Y Y PE2 Touch X X PE7ADC0 Touch Y+ Y+ PB7 LCD 復(fù)位 LRSTn PD0..7 LCD 數(shù)據(jù)總線 0..7 LD0..7 PH7 LCD 數(shù)據(jù) /控制選擇 LDC PB5 LCD 讀選通 LRDn PH6 LCD 寫(xiě)選通 LWRn 背光控制 BLON 背光 為了 LCD 正常顯示，必須為背光 LCD 提供電源， U7（ FAN5331B）為背光 LED 提供恒定的 20mA 電流。 觸摸屏接口設(shè)計(jì) 根據(jù)前面的相關(guān)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，我們了解到，開(kāi)發(fā)板上 的某些引腳是復(fù)用的，需要改變跳線來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能 。 KEILC51 標(biāo)準(zhǔn) C編譯器為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了 C語(yǔ)言環(huán)境 ,同時(shí)保留了匯編代碼高效 ,快速的特點(diǎn) 。 圖 軟件的開(kāi)始界面 在創(chuàng)建工程，選擇好對(duì)應(yīng)與實(shí)驗(yàn)板相同的器件后，完成工程的創(chuàng)建，即完成了軟件設(shè)計(jì)部分 的第一步。 四線電阻器的結(jié)構(gòu)原理如圖 所示 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 31 圖 四線電阻式觸摸屏 四線電阻式觸摸屏 ，在玻璃或丙烯酸基板上覆蓋有兩層透平，均勻?qū)щ姷?ITO 層，分別做為 X 電極和 Y 電極，它們之間由均勻排列的透明格點(diǎn)分開(kāi)絕緣。從 YP 或 YM 觸摸屏連接器上測(cè)得的電壓與觸點(diǎn) X 坐標(biāo)成比例。利用等式 可以計(jì)算出觸點(diǎn)電阻。 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(gè)功能： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 35 進(jìn)行寫(xiě)操作，則僅最低位 SOC 為有效，用于開(kāi)啟或關(guān)閉振蕩器。當(dāng) AM=1 的時(shí)候，地址以列方向更新。 R3 R33：設(shè)置 GRAM 的行地址和列地址。 驅(qū)動(dòng)程序文件 功能 在整個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)，包含了三塊的驅(qū)動(dòng)程序 :、 、。 功能實(shí)現(xiàn)部分設(shè)計(jì) 在解決了驅(qū)動(dòng)程序后，表明之后的程序設(shè)計(jì)是可以下載到實(shí)驗(yàn)板順利運(yùn)行的。但在實(shí)際應(yīng)用中又與操作緊密相關(guān)，是軟件設(shè)計(jì)中十分重要的部分。其流程圖如圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 39 開(kāi) 始觸 屏 功 能 開(kāi) 啟設(shè) 置 自 動(dòng) 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(biāo) 值講 對(duì) 應(yīng) X 、 Y 坐 標(biāo) 值 轉(zhuǎn) 化 成對(duì) 應(yīng) L C D 位 置 響 應(yīng)清 除 中 斷 狀 態(tài)N OY e s中 斷 操 作子 程 序 結(jié) 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(jié) 束 圖 中斷控制流程圖 顯示函數(shù)編寫(xiě) 顯示功能 ，顯示功能實(shí)現(xiàn)流程是如圖 所示，將按鍵結(jié)果顯示在LCD 上的。調(diào)用 CanvasTextSet(…) 改變Canvas(…) 內(nèi)變量的值，重新放入消息隊(duì)列 WidgetPaint((tWidget *)amp。 運(yùn)算符函數(shù)編寫(xiě) 除了顯示部分，本次設(shè)計(jì)另一大塊的設(shè)計(jì)部分是函數(shù)運(yùn)算模塊的設(shè)計(jì)。有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)一樣，在按下小數(shù)點(diǎn)后，改變一個(gè)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸。方便確定運(yùn)算結(jié)果的位數(shù)，也可以使得最后輸出結(jié)果時(shí)不會(huì)因長(zhǎng)度不足而又被覆蓋不完全的錯(cuò)誤。 而在完成運(yùn)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(dāng)中的變量。然后對(duì)鎖存的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，通過(guò) LCD 顯示相關(guān)的 API 函數(shù)，將得到的數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)函數(shù)操作，或顯示，或運(yùn)算等等。運(yùn)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(yùn)算符按鈕有對(duì)應(yīng)的函數(shù)運(yùn)算意義，即完成加減乘除運(yùn)算，以及其他較為復(fù)雜的運(yùn)算方式，最后計(jì)算完成后存儲(chǔ)并且輸出相關(guān)的計(jì)算結(jié)果。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 37 第三個(gè)是液晶屏顯示的底層，包括加載到 Library 中的 grlib 庫(kù)， 其實(shí) 都是 這個(gè)文件對(duì)硬件操作的映射 。這幾個(gè)命令用于設(shè)定顯示區(qū)域的大小，開(kāi)發(fā)板所配置的整屏大小為 240*320，但是有時(shí)候只需在其中的一部分區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，如果用先寫(xiě)坐標(biāo)，后寫(xiě)數(shù)據(jù)這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則速度大打折扣。當(dāng)全部設(shè)置為 1 為開(kāi)啟顯示，設(shè)置全 0 時(shí)為關(guān)閉。 （ 1） AM：控制 GRAM 更新方向。數(shù)值越大，表示該顏色越深。 測(cè)量觸摸壓力的方法有數(shù)種。 圖 為觸摸屏測(cè)量周期的方式。 驅(qū)動(dòng)程序原理 觸摸屏驅(qū)動(dòng)原理 在 本次設(shè)計(jì)中，主要是關(guān)于四線電阻式觸摸屏的驅(qū)動(dòng)原理，其驅(qū)動(dòng)原理是與四線是電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)原理是相關(guān)的。新版本支持更多最新的 ARM 芯片，還添加了一些其他新功能。 編程軟件 Keil uVision4 本次設(shè)計(jì)的軟件部分采用了 Keil uVision4 來(lái)進(jìn)行 編寫(xiě)編譯，將程序下載到實(shí)驗(yàn)板中進(jìn)行調(diào)試。 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。開(kāi)發(fā)板使用 8 位的 8080 工作模式，通過(guò)微控制器端口 D 提供數(shù)據(jù)總線。 TFTLCD 與無(wú)源 TNLCD、 STNLCD 的簡(jiǎn)單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)象素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管（ TFT），可有效地克服非選通時(shí)的串?dāng)_，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無(wú)關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。 CortexM3 處理器采用非對(duì)齊處理數(shù)據(jù)方式，能夠讓非對(duì)齊數(shù)據(jù)在單核訪問(wèn)中進(jìn)行傳輸。無(wú)特權(quán)代碼執(zhí)行限制或者排除某些資源的訪問(wèn)，例如特定的指令和具體的內(nèi)存位置。當(dāng)遇到分支指令時(shí)，譯碼階段也包含了預(yù)取值功能，這樣提高了執(zhí)行速度。 ? ARM Thumb2 混合的 16/32 位固有指令集，無(wú)模式轉(zhuǎn)換 。該技術(shù)是一項(xiàng)完全基于硬件的中斷處理技術(shù)，最多可減少 12 個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)， 在實(shí)際應(yīng)用中可減少 70%中斷 。 CortexM3處理器特點(diǎn) CortexM3 主要為了在微控制器、汽車(chē)車(chē)身系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)功耗和成本銘感的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)搞系統(tǒng)性能而設(shè)計(jì)的。 開(kāi)發(fā)板包含一個(gè)板上調(diào)試接口（ ICDI）電路，支持 JTAG 和 SWD 兩上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 17 種方式調(diào)試。一旦 ITO 層斷裂，導(dǎo)電的均勻性也就被破壞，上面推導(dǎo)坐標(biāo)時(shí)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(zhǎng) 。其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減量計(jì)算得到。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，區(qū)別于別類(lèi)觸摸屏技術(shù)是沒(méi)有任何貼膜和覆蓋層。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 12 電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層 ITO，不管是傷及夾層 ITO 還是安裝運(yùn)輸過(guò)程中傷及內(nèi)表面 ITO 層，電容屏就不能正常工作了。不過(guò)，在限度之內(nèi)，劃傷只會(huì)傷及外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層的劃傷對(duì)于五線電阻觸摸屏來(lái)說(shuō)沒(méi)有關(guān)系，而對(duì)四線電阻觸摸屏來(lái)說(shuō)是致命的。 四線電阻觸摸屏的基層大多數(shù)是有機(jī)玻璃，不僅存在透光率低、風(fēng)化、老化的問(wèn)題，并且存在安裝風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)橛袡C(jī)玻璃剛 性差，安裝時(shí)不能捏邊上的銀膠，以免薄薄的 ITO 和相對(duì)厚實(shí)的銀膠脫裂，不能用力壓或拉觸摸屏，以免押斷 ITO 層。在偵測(cè)到有觸摸后，立刻 A／ D轉(zhuǎn)換測(cè)量接觸點(diǎn)的模擬量電壓值，根據(jù)它和 5V 的比例公式就能計(jì)算出觸摸點(diǎn)在這個(gè)方向上的位置。因此，評(píng)判一種觸摸屏技術(shù)的優(yōu)劣，主要就是從這幾點(diǎn)來(lái)考察 觸摸屏分類(lèi) 針 對(duì)目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上 主流觸摸屏技術(shù)，一般分為 矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏 ， 表面聲波觸 摸屏、電阻觸摸屏、電容感應(yīng)觸摸屏、紅外線觸摸屏 。是一款簡(jiǎn)單實(shí)用的觸摸屏產(chǎn)品，通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以了解和展示觸屏功能的簡(jiǎn)單原理和技術(shù)特點(diǎn)，并利用 Keil uVision4 這一款強(qiáng)大的嵌入式編程軟件，用 C 語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)軟件部分的開(kāi)發(fā)，并將通過(guò)編譯的代碼，下載到開(kāi)發(fā)板上，完成實(shí)際的嵌入式功能應(yīng)用，從而完成本次設(shè)計(jì)。這幾乎是所有兒童和成人的本能。本設(shè)計(jì)利用 CortexM3 為核心處理器的 LM3S9B96開(kāi)發(fā)板 ，搭載 TFT 液晶觸摸屏， 利用 Keil uVision4 軟件， 完成觸摸屏計(jì)算器 編程部分設(shè)計(jì)。 上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） 學(xué) 院 電子電氣工程 學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 班級(jí)學(xué)號(hào) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 題 目 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計(jì)算器設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 .............................................................................................................. 4 Abstract......................................................................................................... 5 0 引言 .......................................................................................................... 5 1 觸摸屏技術(shù)原理和分類(lèi) ........................................................................... 6 觸摸屏簡(jiǎn)介 ............................................................................................ 6 觸摸屏分類(lèi) ............................................................................................ 7 電阻式觸摸屏 ..................................................................................... 7 電容式觸摸屏 ................................................................................... 10 2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) ......................................................................................... 16 LM3S9B96 開(kāi)發(fā)板介紹 ....................................................................... 16 開(kāi)發(fā)板概述 ....................................................................................... 16 CortexM3 處理器介紹 ........................................................................ 19 CortexM3 處理器特點(diǎn) ..................................................