触摸屏电路设计与驱动开发

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1、第十一章触摸屏电路设计与驱动开发本章要点●触摸屏的工作原理●ADS7843触摸屏控制芯片的工作原理●基于Linux输入设备子系统框架的驱动设计●触摸屏硬件的软件操控原理●Linux内核线程的作用11.1触摸屏的工作原理触摸屏是一种简单、方便的输入设备，它的应用随着信息社会的发展越来越普遍。为了操作方便，人们用触摸屏代替鼠标或键盘，根据触笔点击的位置来定位选择信息输入。目前在高档PDA上，绝大部分都使用触摸屏作为输入设备。触摸屏附着在显示器的表面，检测用户点击的位置。触摸屏在用户输入时产生一个反映用户点击位置的信号。这个信号通常是模拟信号，它需要通过触摸屏控制器将模拟信号转换为数字信号(也就是

2、用户点击的坐标)，再送给处理器进行处理。图11-1所示的是触摸屏、触摸屏控制器与处理器连接的示意图。本章采用BB公司生产的ADS7843触摸屏控制器进行硬件电路设计，将触摸屏与处理器连接起来。3《嵌入式系统》课件触摸屏按其技术原理可分为矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式和表面声波式类，其中电阻式触摸屏在嵌入式系统中使用较多。如图11-2所示，电阻式触摸屏由4层透明的复合薄膜组成。最上面一层是外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层；最下面一层是玻璃或有机玻璃构成的基层；在基层之上和塑料层内表面中间是两层金属导电层，两导电层之间有许多细小的透明隔离点把这两层隔开。当手指触摸屏幕时，两导电层在

3、触摸点处接触。4《嵌入式系统》课件触摸屏的两个金属导电层是触摸屏的两个工作面(通常分别称为X工作面和Y工作面)，在每个工作面的两端各涂有一条银胶，称为该工作面的一对电极。若对一个工作面的电极对施加电压，则该在工作面上会产生均匀、连续的平行电压分布。四线式触摸屏的X工作面和Y工作面共有4根引出线，分别连到触摸屏的X电极对和Y电极对上。结合图11-1，当在X方向的电极对施加一个确定的电压，而Y方向电极对不加电压时，在X平行电压场中，触点处的电压值可以在Y+(或Y-)电极上反映出来，通过测量Y+电极对地的电压大小，便可得知触点的X坐标值。同理，当在Y电极对加电压，而X电极对不加电压时，通过测量X+

4、电极的电压，便可得知触点的Y坐标。5《嵌入式系统》课件11.2ADS7843触摸屏控制器简介如前所述，触摸屏产生的是模拟信号，将这个模拟信号转换为计算机能处理的数字信号需要通过触摸屏控制器完成。本章所用的触摸屏控制器ADS7843是BB公司生产一款专用的触摸屏控制芯片，它采用16引脚小型薄型封装。该芯片有一个12位的A/D转换器，它作为触摸屏与CPU之间通信的桥梁，能将触摸屏上触点的模拟电压转换成数字信号，从而准确判断出触点的坐标位置。ADS7843的供电电压Vcc为2.7～5V，参考电压VREF，为1V～+Vcc，转换电压的输入范围为0～VREF。它支持单端和差分两种测量方式，最高转换速率

5、可达到125kHz。ADS7843的各引脚定义如P259表11-1所列。芯片包含一个多路模拟开关组成的供电-测量电路网络和一个12位的A／D转换器(参见图11-3)。ADS7843根据处理器发来的不同命令导通不同的模拟开关，向一个工作面电极对提供参考电压，并把另一个工作面测量电极上的代表触点坐标位置的电压模拟量引入A／D转换器。ADS7843的电压的测量方式有单端方式和差分方式两种，这两种测量方式可以通过命令控制字选择。当通过命令控制字，将Vcc设置为参考电压时，ADS7843工作在单端方式；当将Y+/Y-或者X+/X-电极对设置为参考电压时，ADS7843就工作在差分方式。8《嵌入式系统》

6、课件本书所使用的工作方式是差分方式。这主要是因为采用单端方式时，Vcc的波动会引起参考电压的波动，这将引起测量的误差。而在差分方式下，即使Vcc发生波动，测量点电压(X+电压)和参考电压(Y+、Y-引脚之间的电压)的比例也依然保持不变，测量结果不会发生波动，这样可以大大提高测量的精度。9《嵌入式系统》课件以测量触摸点的Y坐标为例，首先通过命令控制字控制ADS7843内部的模拟开关，将Y+、Y-引脚置为参考电压，X+引脚置为芯片内部A/D模拟输入。此时测量到的电压和参考电压的比例反映了Y轴坐标的大小。图11-4所示的就是测量触摸点的Y坐标的等效电路。同理，若要测量触点X轴坐标值，只要将X+、X

7、-引脚置为与参考电压，Y+引脚置为芯片内部A/D的模拟输入即可。11.3处理器与ADS7843的接口设计PXA255处理器与ADS7843的接口电路涉及PXA255的GPIO口以及地址总线和数据总线，它的电路设计如图11-5所示。11.3.1电路接口设计ADS7843具体外围电路设计，参见图11-612《嵌入式系统》课件微处理PXA255与ADS7843的数字接口通过Microwire的数据帧进行通信。芯片完