1電阻式觸摸屏的工作原理

　　觸摸屏安裝在顯示屏的前端,，主要由觸摸屏檢測部件和觸摸屏控制器兩部分組成,。按照工作原理和傳輸信息的介質(zhì)不同，觸摸屏可分為電阻式,、電容感應(yīng)式,、紅外線式以及表面聲波式。其中的電阻式觸摸屏是在表面保護層和基層之間覆著2層透明導(dǎo)電層氧化銦，而這2個導(dǎo)電層分別對應(yīng)x,、y軸,，它們之間有細微透明絕緣顆粒絕緣。當物品按在觸摸屏上時,，會產(chǎn)生壓力,，從而使觸摸屏兩導(dǎo)電層接通，一旦觸摸屏檢測部件監(jiān)測到用戶的觸摸位置,，就將獲得的位置信息送入觸摸屏控制器TSC2007,，并對該寫信號進行處理，將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,，同時以中斷的方式送至S3C2440處理器,，計算出觸點坐標。

　　2硬件結(jié)構(gòu)

　　TSC2007是美國德州儀器(TI)公司推出的新一代4線制觸摸屏控制器,，它在與觸摸屏配合使用時,，一旦檢測到筆或手指點觸摸在屏上，可迅速得到該點的位置信號,，從而達到在觸摸屏表面上尋址的目的,。

　　TSC2007是典型的逐步逼近式A／D變換器，其結(jié)構(gòu)以電容再分布為基礎(chǔ),，包含了取樣／保持功能,。TSC2007的引腳與TPSC2003的引腳完全兼容，具有片內(nèi)溫度測量,、觸摸壓力測量和預(yù)處理三個功能,。TSC2007的I2C接口，以標準模式,、高速模式和超高速模式進行數(shù)據(jù)傳輸與通訊,。為了與其他ARM芯片兼容，設(shè)計中沒有使用S3C2440內(nèi)置的A／D通道,，而是采用了外擴控制器TSC2007的方法,，通過I2C總線方式與S3C2440通信。由于在嵌入式系統(tǒng)I2C總線中,，S3C2440是總線上的主機,，TSC2007是從機，而I2C系統(tǒng)有2個引腳,，分別是串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL,。因此，設(shè)計中S3C2440的GPE14和GPE15分別作為I2C總線的SCL和SDA線,，其觸摸屏控制器接口電路如圖1所示,，圖中的SDA和SCL線都是雙向的,。

　　3觸摸屏的驅(qū)動

 

　　在Linux系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序是一組相關(guān)函數(shù)的集合,，它包括設(shè)備服務(wù)子程序和中斷處理程序,。其中的設(shè)備服務(wù)子程序包含了所有與設(shè)備相關(guān)的代碼，每個設(shè)備服務(wù)子程序只處理一種設(shè)備或者緊密相關(guān)的設(shè)備,，從設(shè)備無關(guān)的軟件中接受抽象的命令并執(zhí)行它,。當執(zhí)行一條請求時，具體操作是根據(jù)控制器對驅(qū)動程序提供的接口,，并利用中斷機制去調(diào)用中斷服務(wù)子程序配合設(shè)備來完成這個請求,。設(shè)備驅(qū)動程序利用結(jié)構(gòu)file_operations與文件系統(tǒng)聯(lián)系起來，設(shè)備的各種操作的入口函數(shù)放在結(jié)構(gòu)file_operations中,，其中包括open(),、release()、read()和write()等接口,，從而簡化了驅(qū)動程序的編寫工作,。這樣，應(yīng)用程序根本不必考慮操作的是設(shè)備還是普通文件,，可一律視為文件來處理,，具有非常清晰統(tǒng)一的I／O接口。其觸摸屏的file_operations結(jié)構(gòu)定義如下：

　　本結(jié)構(gòu)的主要作用是為不同的設(shè)備提供一致的接口,。如在應(yīng)用程序中,，對不同設(shè)備進行讀操作都使用read函數(shù)，寫操作則都使用write函數(shù),。因此，編寫觸摸屏驅(qū)動的實際工作并不復(fù)雜,。

 

　　3.1驅(qū)動工作流程

　　首先初始化觸摸屏控制器,，然后初始化脈寬調(diào)制計時器(PWMTIMER)，可以選擇計時器4為時鐘,，定義10ms中斷1次,，以提供觸摸屏采樣時間基準，即10ms觸摸屏采樣1次,。而后映射觸摸屏中斷向量和定時器中斷向量到響應(yīng)程序,，觸摸屏中斷處理程序是判斷觸摸屏是否被按下了，若觸摸屏被按下,，則給全局變量Flag_Trouch賦值為Touch_Down,，否則賦值為Touch_Up。若計時器中斷處理程序判斷Flag_Touch被賦值為Touch_Down,，則給全局變量StartSample置位,，以控制觸摸屏采樣,。然后系統(tǒng)通過S3C2440_get_xy()獲得采樣值，對得到的觸摸屏的數(shù)據(jù)進行處理,。接下來是對觸摸屏的校準,，最后是中斷的釋放和注冊模塊的卸載。其具體的觸摸屏驅(qū)動工作流程圖如圖2所示,。

 

 

　　3.2設(shè)備初始化模塊

　　設(shè)備初始化模塊的主要功能是：初始化設(shè)備,、向內(nèi)核注冊設(shè)備等。具體實現(xiàn)函數(shù)如下：

 

  

　　3.3采樣值的獲得

　　首先啟動TSC2007的A／D轉(zhuǎn)換,。等待一段時間后，調(diào)用S3C2440_get_xy()函數(shù),，這個函數(shù)的功能是獲得觸摸屏的位置,，首先從TSC2007的一個通道獲得x的坐標值，然后在從另一個通道獲得y的坐標值,，判斷返回觸摸點坐標值是否在有效范圍內(nèi),，如果在有效范圍內(nèi)則采樣標志ts_pressure=1，如果不在有效范圍之內(nèi),，其采樣標志ts_pressure=0,。read函數(shù)中通過調(diào)用copy_to_user(buffer，dbuf,，length),，可將內(nèi)核空間數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間。

 

　　3.4采樣值的處理

　　函數(shù)Touch_CoordinateConversion完成觸摸屏采樣值轉(zhuǎn)換成顯示坐標,，其中TOUCH_MAX_Y和TOUCH_MIN_Y是觸摸屏X坐標采樣值的最大和最小值,；X坐標同理。若使用的是320×240的TFT屏,，則Y坐標的轉(zhuǎn)換程序如下：

 

　　3.5觸摸屏的校準

　　在實際的應(yīng)用中,，通常觸摸屏是作為與顯示屏配合使用的輸入設(shè)備，需要從觸摸屏采樣得到的坐標與屏幕的顯示坐標做一個映射,。文中觸摸屏設(shè)計采用的是三點校準的方法,，與兩點校準相比，三點校準的模型考慮到變相和旋轉(zhuǎn),，更接近實際情況,。應(yīng)用中首先選取3個相距較遠且不在一條線上的3個作為校準輸人的獨立采樣點,，它們相應(yīng)的觸摸屏采樣坐標是P0(x0，y0),、P1(x1,，y1)、P2(x2,，y2),，顯示坐標是PD0(xD0，yD0),、PD1(xDl,，yD1)、PD2(xD2,，yD2),。直角坐標平面的兩個點P和PD，定義P為觸摸屏空間的坐標點,，PD為顯示屏空間的坐標點,，P可以經(jīng)過旋轉(zhuǎn)、比例和平移得到PD坐標,。PD和P點之間存在一次線性關(guān)系滿足：xD=Ax+By+C,，yD=Dx+Ey+F。對于同一個設(shè)備,，其中的A,、B、C,、D,、E、F為常數(shù),，稱為校準常數(shù),，故只需在觸摸屏校準時，解出這6個常數(shù),，就可以實現(xiàn)觸摸屏空間到顯示空間的轉(zhuǎn)換。

　　3.6中斷釋放和注冊模塊的卸載

　　設(shè)計中通過調(diào)用s3c2440_ts_cleanup_module0來實現(xiàn)中斷的釋放和設(shè)備的卸載,，分別將它們釋放在初始化過程中,，其申請的IRQ_TIMER4、IRQ_ADC_DONE,、IRQ_TC的中斷和字符設(shè)備的接口函數(shù)devfs_register_chrdev()具體如下：

 

　　4結(jié)束語

　　文中基于S3C2440的觸摸屏驅(qū)動開發(fā),，考慮到與其他的ARM芯片兼容性，并沒有使用ARM自帶的A／D通道,，而是外擴了觸摸屏控制器TSC2007,。對TSC2007的初始化,，主要是初始化TSC2007與S3C2440的I2C接口連接，在驅(qū)動流程中,，如果觸摸筆按下就進人中斷處理程序,，讀取x，y坐標,，在采樣函數(shù)中設(shè)置了一個copy_to_user(buffer,，dbuf，length)函數(shù),，將從觸摸屏連續(xù)測的數(shù)據(jù),，送入存儲區(qū)。

 

　　結(jié)合實際的硬件平臺,，這個基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)下I2C總線接口觸摸屏設(shè)計,，采用的是處理采樣數(shù)據(jù)的方法，同時運用了改進的校準方法,，從而使該觸摸屏驅(qū)動更能滿足實際的要求,。