【正文】 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。 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) 42 開 始儲(chǔ) 存 當(dāng) 前 輸 入 數(shù) 字計(jì) 數(shù) 器 自 加計(jì) 數(shù) 器 大 于 限 定 值N O按 下 數(shù) 字 按 鈕 有 反 應(yīng)之 前 存 儲(chǔ) 的 數(shù) * 1 0 + 當(dāng) 前數(shù) 字顯 示 輸 出保 持 顯 示 當(dāng) 前 數(shù) 直到 按 下 運(yùn) 算 符 號(hào) 或清 零結(jié) 束Y E SN O小 數(shù) 點(diǎn) 標(biāo) 志 位 是 否為 F A L S E當(dāng) 前 數(shù) 字 * 1 0 的 負(fù)計(jì) 數(shù) 器 次 數(shù) 次 方計(jì) 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(zhuǎn)化成數(shù)，關(guān)鍵是要記錄兩個(gè)部分，一個(gè)是存儲(chǔ)當(dāng)前輸入數(shù)字，和已經(jīng)輸出的數(shù)。所以，在完成數(shù)字顯示結(jié)果的同時(shí)，應(yīng)該考慮的是將輸入數(shù)字，按照對(duì)應(yīng)的按鈕進(jìn)行計(jì)算，輸出結(jié)果。 運(yùn)算符函數(shù)編寫 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)。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。如果數(shù)字長(zhǎng)度不足，則同樣預(yù)留了長(zhǎng)度，這樣可以對(duì)前次的顯示結(jié)果完成一個(gè)覆蓋的效果，避免顯示錯(cuò)誤。 另一方面，顯示效果的更改，是利用更新好的 Canvas 進(jìn)行對(duì)前一次的輸出結(jié)果的覆蓋 。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。 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。 最 后 用 一 個(gè) 死 循 環(huán) ， 循 環(huán) 執(zhí) 調(diào) 用WidgetMessageQueueProcess()這么一個(gè)函數(shù)，完成 LCD 上顯示輸出所需要的內(nèi)容。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。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 始觸 屏 功 能 開 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 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。然后對(duì)鎖存的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，通過 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。 同時(shí)在驅(qū)動(dòng)文件中，重寫了一些關(guān)于中斷控制的函數(shù)。中斷控制器 API 提供了一組函數(shù)，用來(lái)處理嵌套向量中斷控制器（ NVIC）。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。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。 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(shí) 鐘 圖 主程序開始流程圖 軟件設(shè)計(jì)基本包括了以下幾個(gè)部分的內(nèi)容：中斷控制部分、顯示部分和運(yùn)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(gè)中斷功能，即在對(duì)觸屏操作后，有一個(gè)顯示中斷，可以使能允許完成觸上海工程技術(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) 38 摸后對(duì)應(yīng)的操作，完成操作后結(jié)束中斷。程序在完成初始化后可以完成對(duì)觸摸屏的按鍵響應(yīng)，控制，顯示輸出，按相對(duì)應(yīng)的運(yùn)算符結(jié)果運(yùn)算。 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。 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 。 是板子上其他 GPIO 的底層，就是每個(gè)引腳的功能配置 ，作為每個(gè)引腳功能的聲明配置存在。 是 觸摸屏的底層 的驅(qū)動(dòng)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。 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 :、 、。這幾個(gè)命令用于設(shè)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(shí)候只需在其中的一部分區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，如果用先寫坐標(biāo)，后寫數(shù)據(jù)這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則速度大打折扣。該命令為單個(gè)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(hào)，后寫入操作數(shù)。當(dāng)要在某個(gè)指定點(diǎn)寫入一個(gè)顏色的時(shí)候，先通過這兩個(gè)命令設(shè)置到改屏幕上的點(diǎn)，然后寫入顏色值就可以了。 R3 R33：設(shè)置 GRAM 的行地址和列地址。當(dāng)全部設(shè)置為 1 為開啟顯示，設(shè)置全 0 時(shí)為關(guān)閉。置 0 時(shí)為 26 萬(wàn)色，置 1 時(shí)為八位色。 R7：顯示控制命令。當(dāng) AM=1 的時(shí)候，地址以列方向更新。 （ 1） AM：控制 GRAM 更新方向。 R3：入口模式命令。是這個(gè)命令較為重要的功能就是可以取得到控制器的型號(hào)，代碼在取得控制器的型號(hào)之后，可以針對(duì)不同型號(hào)的控制器，進(jìn)行不同的初始化。 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)行寫操作，則僅最低位 SOC 為有效，用于開啟或關(guān)閉振蕩器。數(shù)值越大，表示該顏色越深。 顯示 屏 驅(qū)動(dòng)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 18 位模式（ 26 萬(wàn)色）下的顯存量。于是觸摸屏進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待觸筆中斷。利用等式 可以計(jì)算出觸點(diǎn)電阻。 測(cè)量觸摸壓力的方法有數(shù)種。由于觸摸壓力最常用于確定是手指或觸筆的存在，而不是接觸的強(qiáng)度，因此沒必要進(jìn)行高精度壓力測(cè)量。從 YP 或 YM 觸摸屏連接器上測(cè)得的電壓與觸點(diǎn) Y 坐標(biāo)成比例。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。 圖 為觸摸屏測(cè)量周期的方式。當(dāng)有物體接觸觸摸屏表面并施以一定的壓力時(shí)，上層的 ITO 導(dǎo)電層發(fā)生形變與下層ITO 發(fā)生接觸，該結(jié)構(gòu)可以等效為相應(yīng)的電路 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) 32 圖 四線電阻式觸摸屏等效電路 計(jì)算觸點(diǎn)的 X,Y 坐標(biāo)分為如下兩步： 1. 計(jì)算 Y 坐標(biāo)，在 Y+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓 Vdrive， Y電極接地， X+做為引出端測(cè)量得到接觸點(diǎn)的電壓，由于 ITO 層均勻?qū)щ姡|點(diǎn)電壓與Vdrive 電壓之比等于觸點(diǎn) Y 坐標(biāo)與屏高度之比。 X 電極和 Y 電極的正負(fù)端由 ―導(dǎo)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(dǎo)電條的位置相互垂直。 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)分開絕緣。 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。庫(kù)文件由 Keil uVision4 提供，在創(chuàng)建好項(xiàng)目后要添加相應(yīng)的庫(kù)文件，放入 library 文件夾中。 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) 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(shè)計(jì)。 圖 軟件的開始界面 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。新版本支持更多最新的 ARM 芯片，還添加了一些其他新功能。 2021 年 2 月發(fā)布 Keil μVision4， Keil μVision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對(duì)窗口位置的完全控制的任何地方。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，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) 29 項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。 KEILC51 標(biāo)準(zhǔn) C編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(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) 。 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 編寫編譯，將程序下載到實(shí)驗(yàn)板中進(jìn)行調(diào)試。 其 LCD 顯示模塊對(duì)應(yīng)電路圖和 SPI 接口電路如圖 ， ， 所示 圖 SPI 接口電路圖 圖 LCD 背光電路圖 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) 27 圖 LCD 模塊電路圖 在實(shí)際操作中，參考電路圖的引腳位置作為標(biāo)準(zhǔn)的使 LCD 觸摸屏能夠完整正常工作的引腳插接標(biāo)準(zhǔn)。具體引腳與對(duì)應(yīng)功能如表格 。 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 。 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。雖然背光需要的極限電流只有 20mA，但還是加大了開發(fā)板的總電流。推薦使用微控制器的一個(gè) GPIO 口來(lái)控制這個(gè)信號(hào)線。 表 LCD 相關(guān)信號(hào)線 微控制器引腳 板上功能 跳線名稱 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。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。并且有電阻觸摸屏，可以完成觸屏操作的相關(guān)功能。 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(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) 24 具有 320*240 分辨率和 寸 262K 色彩。 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。 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。 TFTLCD 即薄膜晶體管液晶顯示器。 開發(fā)板上 帶觸摸液晶顯示模塊 LM3S9B96 開發(fā)板 提供了一個(gè) 320*240 像素分辨率的 TFT 液晶圖形顯示屏。 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 SDIV 和 DIV 來(lái)完成指令操作。 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)在單核訪問中進(jìn)行傳輸。另外還提供了一個(gè)特殊空間用來(lái)存放 特定地址。 CortexM3 處理器是支持高達(dá) 4GB 的可尋址內(nèi)存空間 ,并提供簡(jiǎn)單和固定的內(nèi)存映射。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。無(wú)特權(quán)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。其中 13 個(gè)通用寄存器，兩個(gè)堆棧寄存器，一個(gè)鏈接寄存器，一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，和一些包含程序狀態(tài)寄存器的特殊寄存器。 CortexM3 內(nèi)核包含了一個(gè)譯碼器，適用于傳統(tǒng)的 Thumb 和新型Thumb