【正文】 ................... 20 CortexM3 內(nèi)核結(jié)構(gòu) ......................................................................... 21 開發(fā)板上 帶觸摸液晶顯示模塊 ................................................... 23 特性 ................................................................................................... 23 控制接口 ........................................................................................... 24 背光 ................................................................................................... 24 電源 ................................................................................................... 25 電阻觸摸屏 ....................................................................................... 25 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 2 觸摸屏接口設(shè)計 ................................................................................ 25 3 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ......................................................................................... 28 編程軟件 Keil uVision4 ....................................................................... 28 驅(qū)動程序原理 ...................................................................................... 30 觸摸屏驅(qū)動原理 ............................................................................... 30 顯示屏驅(qū)動原理 ............................................................................... 34 驅(qū)動程序文件功能 ........................................................................... 36 功能實現(xiàn)部分設(shè)計 .............................................................................. 37 中斷控制功能編寫 ........................................................................... 38 顯示函數(shù)編寫 ................................................................................... 39 運算符函數(shù)編寫 ............................................................................... 41 4 設(shè)計過程 ................................................................................................ 44 Keil uVision4 的使用 ............................................................................ 44 設(shè)計實施與測試調(diào)試 .......................................................................... 48 軟件功能初始化 ............................................................................... 48 顯示界面編寫調(diào)試 ........................................................................... 51 函數(shù)功能編寫調(diào)試 ........................................................................... 55 設(shè)計成果展示 ...................................................................................... 61 5 結(jié)論 ........................................................................................................ 63 參考文獻(xiàn) .................................................................................................... 67 附錄 ............................................................................................................ 68 譯文 ............................................................................................................ 98 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 3 原文說明 ................................................................................................... 109 摘 要 隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們越來越多地談到觸摸屏這種極大方便了那些不懂電腦操作的用戶 的 技術(shù) 。 CortexM3 處理器是 ARM 公司于 2021 年推出的基于ARMv7M 架構(gòu)的處理器，它是一個低功耗處理器，具有門數(shù)少，中斷延遲小，調(diào)試容易等特點。盡管觸摸屏技術(shù)相對較新（有兩家大型觸摸屏制造商聲稱在 70 年代開始運營），但是用戶和觸摸屏交互的基本方式已非常久遠(yuǎn)：你的手會伸向你想要的東西。 本次系統(tǒng)設(shè)計，是利用一個 TI 公司生產(chǎn)的，搭載了四線電阻 TFT 液晶顯示模塊的 CortexM3 實驗板，設(shè)計的一個簡單的觸摸屏計算器。由于觸摸屏本身的特點，對觸摸屏的要求除了要求非常透明、精上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 7 確定位之外，還要求它長時間保持準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定可靠、不影響美觀和不容易被破壞。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 8 導(dǎo)電層 導(dǎo)電層防刮硬塑料層手指觸摸點位置玻璃基層+50V透明隔離點 圖 電阻觸摸屏的結(jié)構(gòu)及模擬量電阻屏的原理 電阻觸摸屏的兩層 ITO 工作面必須是完整的，在每個工作面的兩條邊線上各涂一條銀膠，一端加 5V 電壓，一端加 0V，就能在工作面的一個方向上形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。因為四線電阻觸摸屏靠外的那層塑膠及ITO 涂層被經(jīng)常觸動，一段時間后外層薄薄的 ITO 涂層就會有了細(xì)小的裂紋，顯然，導(dǎo)電工作面一旦有了裂紋，電流就會繞之而過，工作而上的電壓場分布也就不可能再均勻，這樣，在裂紋附近觸摸屏漂移嚴(yán)重，裂紋增多后，觸摸屏有些區(qū)域可能就再也觸摸不到了。電阻 觸摸屏共同的缺點是因為復(fù)合薄膜的外層采用塑膠材料，不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個觸摸屏而導(dǎo)致報廢。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7 厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器 15 厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動作。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 13 表面聲波觸摸屏 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在 CRT、 LED、 LCD 或是等離子顯示器屏幕的前面。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、 Y 坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)其獨有的第三軸 Z 軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。 因為每次觸按，上層的PET 和 ITO 都會發(fā)生形變，而 ITO 材質(zhì)較脆，在形變經(jīng)常發(fā)生時容易損壞。除了集成了新的硬件特性外，DKLM3S9B96 開發(fā)板還有豐富的其他 Stellaris 芯片中也有的外設(shè)。這些具備領(lǐng)先技術(shù)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 20 的芯片使用戶能夠以傳統(tǒng)的 8 位和 16 位器件的價位來享受 32 位的性能，而且所有型號都是以小占位面積的封裝形式提供。 CortexM3 處理器還實現(xiàn)了 TailChaining 中斷技術(shù)。 ? 單周期乘法和乘法累加指令 。 內(nèi)核流水線分 3 個階段：取指、譯碼和執(zhí)行。 CortexM3 提供兩種操作工作模式，線程 (Thread)和處理器 (Handler)，及兩個等級的代碼訪問方式 ——有特權(quán)和無特權(quán) —— 能夠在不犧牲程序的安全 性的情況下運行復(fù)雜和開放的系統(tǒng)。 基于傳統(tǒng)的 ARM7 處理其僅提供訪問對齊的數(shù)據(jù)（ aligned transfers），只允許沿對齊的字邊界才可以對數(shù)據(jù)存取和訪問。其英文全稱為： Thin Film TransistorLiquid CrystalDisplay。 控制接口 彩色 LCD 模塊內(nèi)嵌了一個多種工作模式的并行接口控制 IC。為了避免背光電路過熱，可將一個跳線帽接到 BLON 跳線端子，以關(guān)斷背光電路。如圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 28 圖 LCD 觸摸屏引腳相關(guān)開發(fā)板上原理圖 3 軟件系統(tǒng)設(shè)計 本次設(shè)計主要部分是軟件系統(tǒng)的設(shè)計，下面以編程思想和算法介紹為主體來介紹本次設(shè)計的軟件部分介紹。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個窗口，提供一個整潔，高效的環(huán)境來開發(fā)應(yīng)用程序。 本軟件的一些學(xué)習(xí)使用方法會在后面進(jìn)行一些詳細(xì)的講解。 2. 計算 X 坐標(biāo)，在 X+電極施加驅(qū)動電壓 Vdrive， X電極接地， Y+做為引出端測量得到接觸點的電壓，由于 ITO 層均勻?qū)щ姡|點電壓與Vdrive 電壓之比等于觸點 X 坐標(biāo)與屏寬度之比。在本項目中，壓力測量所采用的是具有 8 位分辨率的 ADC，而不是用于 X 和 Y 位置測量的 12 位分辨率。模塊的 16 位數(shù)據(jù)線與顯示單元的數(shù)據(jù)位對應(yīng)關(guān)系為 RGB 565 方式 [6]，如圖 所示： 圖 位數(shù)據(jù)與顯存對應(yīng)關(guān)系圖 最低 5 位代表藍(lán)色，中間 6 位為綠色，最高 5 位為紅色。 I/D0、 I/D AM 這 3 個位控制了屏幕的顯示方向。 D D0、BASEE 這三個位用來控制顯示開關(guān)與否。 R80~R83：行列 GRAM 地址位置設(shè)置。聲明了實驗板上對應(yīng) GPIO 的硬件模塊的使能接口功能。顯示部分即顯示計算器界面的編寫。在操作中，對觸屏操作時，會產(chǎn)生一個軟件中斷，然后對所進(jìn)行操作后，例如觸摸屏的觸點 X,Y 值進(jìn)行鎖存。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計 41 所以在完成顯示輸出時，要調(diào)用畫圖的方法，再在主函數(shù)中，將畫圖的方法添加到消息隊列，然后循環(huán)輸出即可。同時對輸入的數(shù)字有位數(shù)長度的限定，即當(dāng)位數(shù)達(dá)到一定時，則只顯示當(dāng)前輸入的數(shù)字，而不能繼續(xù)輸入。將已經(jīng)輸出的數(shù)乘 10 和當(dāng)前數(shù)字相加則成為一個新的數(shù)輸出。作為一個計算器，除了顯示輸入數(shù)字外，更重要的是得到所需要的計算結(jié)果。g_Result)，完成一個顯示輸出的功能。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 CortexM3 的觸摸屏計算器設(shè)計