嵌入式課程設(shè)計(jì)基于ARM的嵌入式觸摸屏的設(shè)計(jì)

1、 基于arm的嵌入式觸摸屏的設(shè)計(jì) 第26頁(yè) 共26頁(yè)1 引言使用s3c2410芯片設(shè)計(jì)的四線電阻式觸摸屏在博創(chuàng)公司的up netarm2410s 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)上得到了很好的效果,屏幕顯示無(wú)閃爍,畫面切換速度快,觸摸屏響應(yīng)迅速。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是linux內(nèi)核的重要組成部分，控制了操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備之間的交互。linux的設(shè)備管理是和文件系統(tǒng)緊密結(jié)合的，各種設(shè)備都以文件的形式存放在/dev目錄下，成為設(shè)備文件。應(yīng)用程序可以打開(kāi)、關(guān)閉、讀寫這些設(shè)備文件，對(duì)設(shè)備的操作就像操作普通的數(shù)據(jù)文件一樣簡(jiǎn)便。為開(kāi)發(fā)便利、提高效率，本設(shè)計(jì)采用可安裝模塊方式開(kāi)發(fā)調(diào)試觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序【1】。本文介紹了基于三星s3c24

2、10x微處理器，采用spi接口與ads7843控制器芯片完成模塊的設(shè)計(jì)。具體包括在嵌入式linux操作系統(tǒng)中的軟件驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，采用內(nèi)核定時(shí)器的下半部機(jī)制進(jìn)行了硬件中斷程序設(shè)計(jì)，采用16個(gè)時(shí)鐘周期的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)序，實(shí)現(xiàn)觸摸點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的方法，給出了坐標(biāo)采集的流程。設(shè)計(jì)完成的驅(qū)動(dòng)程序在博創(chuàng)公司教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備up-netarm2410-s平臺(tái)上運(yùn)行效果良好【2】。1.1 課題背景隨著信息家電和通訊設(shè)備的普及，作為與用戶交互的終端媒介，觸摸屏在生活中得到廣泛的應(yīng)用。如何在系統(tǒng)中集成觸摸屏模塊以及在嵌入式操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)程序，都成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要考慮的問(wèn)題【3】。嵌入式系統(tǒng)觸摸屏的應(yīng)用越來(lái)廣泛, 諸如

3、以pda 為標(biāo)志的數(shù)碼產(chǎn)品逐漸選用lcd 觸摸屏作為系統(tǒng)的輸入設(shè)備. 觸摸屏分為電阻、電容、表面聲波、紅外線掃描和矢量壓力傳感等, 其中用的最普遍的是四線或五線電阻觸摸屏【4】。然而在日常使用的觸摸產(chǎn)品中, 或多或少發(fā)現(xiàn)有些觸摸屏對(duì)觸摸動(dòng)作響應(yīng)不夠靈敏, 甚者會(huì)引起死機(jī), 是什么導(dǎo)致這些現(xiàn)象的產(chǎn)生? 換言之, 有沒(méi)有更好觸摸控制方式?圍繞這個(gè)疑問(wèn), 本設(shè)計(jì)在介紹四線電阻式觸摸屏工作原理的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了嵌入式微處理器( s3c2410) 與觸摸屏模塊之間的硬件接口與驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn),并利用s3c2410 的等待中斷模式和自動(dòng) x/ y 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式, 實(shí)現(xiàn)了 x/ y 坐標(biāo)的確定,完成對(duì)觸摸屏的控制

4、【5】。1.2 課程目的本課程設(shè)計(jì)基于linux操作系統(tǒng)以及emest iii實(shí)驗(yàn)箱，利用觸摸屏能正確返回觸點(diǎn)坐標(biāo)值及動(dòng)作信息，坐標(biāo)及動(dòng)作的具體顯示包括：觸摸筆動(dòng)作，觸點(diǎn)x坐標(biāo)值，觸點(diǎn)y坐標(biāo)值。1.3 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)成功地設(shè)計(jì)了基于arm的嵌入式觸摸屏。主要內(nèi)容有：（1）linux系統(tǒng)的正確移植和使用；（2）根文件系統(tǒng)的正確移植和使用；（3）驅(qū)動(dòng)程序的編譯與裝載；（4）嵌入式系統(tǒng)下應(yīng)用程序的交叉編譯及下載與調(diào)試。2 觸摸屏的工作原理觸摸屏系統(tǒng)是一種人機(jī)交互設(shè)備, 其結(jié)構(gòu)如圖2.1,將觸摸屏安裝在lcd顯示屏上, 配以相應(yīng)的控制電路對(duì)觸摸屏和lcd進(jìn)行控制,用戶通過(guò)觸摸操作就可以實(shí)現(xiàn)

5、同觸摸屏系統(tǒng)相連接的設(shè)備進(jìn)行信息交互。設(shè)計(jì)采用四線電阻式觸摸屏, 包含兩層透平、均勻?qū)щ姷膇to層,分別作為x電極和y電極, 它們之間由細(xì)微絕緣點(diǎn)隔開(kāi)。x電極和y電極的正負(fù)端由導(dǎo)電條分別從兩端引出,且x電極和y電極導(dǎo)電條的位置相互垂直, 引出端 x-、x+、y-、y+ 共4條線【6】。圖2.1 四線電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)圖當(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,形成可等效為圖2.2的分壓電路。圖2.2 電阻觸屏分壓電路圖控制器通過(guò)下述方法即可確定觸摸點(diǎn)位置:(1)在x+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓, x-電極接地, y+作為引出端測(cè)量得到接觸點(diǎn)的電壓, 觸點(diǎn)電

6、壓與驅(qū)動(dòng)電壓之比等于觸點(diǎn) x 坐標(biāo)與屏寬度之比,得到x 坐標(biāo)。(2) 在y+電極施加驅(qū)動(dòng)電壓, y-電極接地, x+作為引出端測(cè)量得到接觸點(diǎn)的電壓, 觸點(diǎn)電壓與驅(qū)動(dòng)電壓之比等于觸點(diǎn) y 坐標(biāo)與屏高度之比,得到y(tǒng) 坐標(biāo)。因此, 計(jì)算觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)首先需要對(duì)觸摸屏的引腳電平進(jìn)行切換控制, 使其處于合適的狀態(tài)。然后通過(guò)adc轉(zhuǎn)換采集到的接觸點(diǎn)電壓值, 進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。觸摸屏接口工作模式有以下幾種：（1）普通轉(zhuǎn)換模式 普通轉(zhuǎn)換模式(auto_pst = 0，xy_pst = 0)是用作一般目的下的adc轉(zhuǎn)換。這個(gè)模式可以通過(guò)設(shè)置adccon和adctsc來(lái)進(jìn)行對(duì)ad轉(zhuǎn)換的初始化；而后讀取adcdat0（

7、adc數(shù)據(jù)寄存器0）的xpdata域（普通adc轉(zhuǎn)換）的值來(lái)完成轉(zhuǎn)換。 （2）分離的x/y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式：x軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 x軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(auto_pst=0且xy_pst=1)將x軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)值寫入到adcdat0寄存器的xpdata域。轉(zhuǎn)換后，觸摸屏接口將產(chǎn)生中斷源（int_adc）到中斷控制器。 y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(auto_pst=0且xy_pst=2)將x軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)值寫入到adcdat1寄存器的ypdata域。轉(zhuǎn)換后，觸摸屏接口將產(chǎn)生中斷源（int_adc）到中斷控制器。 （3）自動(dòng)(連續(xù))x/y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式。 自動(dòng)（連續(xù)）x/y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式（auto_pst=1且xy_

8、pst= 0）以下面的步驟工作： 觸摸屏控制器將自動(dòng)地切換x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)并讀取兩個(gè)坐標(biāo)軸方向上的坐標(biāo)。觸摸屏控制器自動(dòng)將測(cè)量得到的x軸數(shù)據(jù)寫入到adcdat0寄存器的xpdata域，然后將測(cè)量到的y軸數(shù)據(jù)到adcdat1的ypdata域。自動(dòng)（連續(xù)）轉(zhuǎn)換之后，觸摸屏控制器產(chǎn)生中斷源（int_adc）到中斷控制器。 （4）等待中斷模式 當(dāng)觸摸屏控制器處于等待中斷模式下時(shí)，它實(shí)際上是在等待觸摸筆的點(diǎn)擊。在觸摸筆點(diǎn)擊到觸摸屏上時(shí)，控制器產(chǎn)生中斷信號(hào)（inc_tc）。中斷產(chǎn)生后，就可以通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換模式（分離的x/y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式或自動(dòng)x/y軸坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式）來(lái)讀取x和y的位置。 （5）靜態(tài)（s

9、tandby）模式 當(dāng)adccon寄存器的stdbm位被設(shè)為1時(shí)，standby模式被激活。在該模式下，a/d轉(zhuǎn)換操作停止，adcdat0寄存器的xpdata域和adcdat1寄存器的ypdata（正常adc）域保持著先前轉(zhuǎn)換所得的值【7】。 3 總體設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)總體方案3.1.1 軟件（1）embest online flash programmer for arm: embest flash在線編程器，如圖3.1所示。（2）hyper terminal（超級(jí)終端）：傳送vivi.nand如圖3.2所示。 圖3.1 embest flash在線編程器圖3.2 傳送vivi.nandvivi

10、 load flash kernel x 燒寫更新內(nèi)核，傳送zimage文件; 等待傳送內(nèi)核文件，如圖3.3所示。圖3.3 等待傳送內(nèi)核文件傳送內(nèi)核，如圖3.4所示。 圖3.4傳送內(nèi)核viviload flash root j 燒寫更新文件系統(tǒng);燒寫新的文件系統(tǒng) load flash root j ，如圖3.5所示。 圖3.5燒寫新的文件系統(tǒng) load flash root j（3）embestide pro for arm: 應(yīng)用于嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的新一代集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，是一個(gè)高度集成的圖形界面操作環(huán)境，包含編輯器、編譯匯編鏈接器、調(diào)試器、工程管理、flash 編程等工具；支持的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言包括標(biāo)準(zhǔn)

11、c和匯編語(yǔ)言。（4）cygwin:一個(gè)在windows平臺(tái)上運(yùn)行的unix模擬環(huán)境，它對(duì)于學(xué)習(xí)unix/linux操作環(huán)境，或者從unix到windows的應(yīng)用程序移植，或者進(jìn)行某些特殊的開(kāi)發(fā)工作，尤其是使用gnu工具集在windows上進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，把gcc，gdb，gas等開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行了改進(jìn)，能夠生成并解釋win32的目標(biāo)文件【8】。3.1.2 硬件s3c2410處理器是samsung公司基于arm公司的arm920t處理器核，32位微控制器。該處理器擁有：獨(dú)立的16kb指令cache和16kb數(shù)據(jù)cache，mmu，支持tft的lcd控制器，nand閃存控制器，3路uart，4路d

12、ma，4路帶pwm的timer ，i/o口，rtc，8路10位adc，touch screen接口，iic-bus 接口，iis-bus 接口，2個(gè)usb主機(jī)，1個(gè)usb設(shè)備，sd主機(jī)和mmc接口，2路spi。s3c2410處理器最高可運(yùn)行在203mhz【9】。3.2 設(shè)計(jì)所需工具（1）軟件： embest online flash programmer for arm，hyper terminal（超級(jí)終端），embestide pro for arm，cygwin(2) 硬件：s3c2410開(kāi)發(fā)板，embest實(shí)驗(yàn)箱3.3 平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程3.3.1硬件平臺(tái)搭建硬件流程圖如圖3.6所示。圖3.

13、6 硬件流程圖(1) vivi燒寫過(guò)程1)首先把sw104斷開(kāi)，flash programmer的program，在file選擇open打開(kāi)要燒寫的配置文件s3c2410&nandflash_vivi.cfg，在flash programmer的program頁(yè)中選擇要燒寫的文件vivi.bon&load.bin。點(diǎn)擊按鈕 progarm 開(kāi)始燒寫，直到燒寫成功。2) 連接串口線到 pc 機(jī) com1，運(yùn)行光盤中提供的 windows 超級(jí)終端hyper terminal.ht 把開(kāi)發(fā)板重新加電，程序運(yùn)行后，在超級(jí)終端上可以看到串口輸出wating，表示正在等待用戶從超級(jí)終端下載文件。這時(shí)，請(qǐng)

14、點(diǎn)擊超級(jí)終端菜單傳送選擇 xmodem 方式下載 vivi.nand 文件，點(diǎn)擊 ok 后等待下載燒寫結(jié)束即可。(2) 內(nèi)核zimage燒寫1) 首先sw104設(shè)為短接（從nand flash啟動(dòng)），并確定已經(jīng)燒寫vivi.nand，加電。2 ) 在vivi啟動(dòng)等待中，敲入空格鍵進(jìn)入vivi界面環(huán)境，并輸入以下命令：vivi load flash kernel x 燒寫更新內(nèi)核約1分鐘即可燒寫完畢。3 ) 點(diǎn)擊超級(jí)終端菜單中的“傳送”，選“發(fā)送文件”zimage” 并選擇xmodem方式傳送）燒寫結(jié)束，重起實(shí)驗(yàn)板，觀測(cè)超級(jí)終端窗口提示信息就可以啟動(dòng)linux內(nèi)核。(3)新文件系統(tǒng)的燒寫1）首先

15、sw104設(shè)為短接（從nand flash啟動(dòng)），確定已經(jīng)成功燒寫vivi.nand，加電運(yùn)行可以看到vivi啟動(dòng)信息，輸入空格進(jìn)入命令狀態(tài)。2）雙擊運(yùn)行download.pjf（該文件在/tmp/edukit-2410/image/中）工程（將啟動(dòng)embest ide環(huán)境），點(diǎn)擊連接remote connect，程序應(yīng)該正在運(yùn)行（命令按鈕stop為紅色）；在串口輸入help，看看有沒(méi)有反應(yīng)，如果沒(méi)反應(yīng)，點(diǎn)擊ide 按鈕：reset -start(f5)；再輸入help測(cè)試，直到有反應(yīng)為止。3）如果可以輸出一些信息，再點(diǎn)擊ide中的stop，配置debug的download地址為0x30000

16、000，并點(diǎn)擊ide菜單project選擇settings項(xiàng)，在download頁(yè)下拉category到download項(xiàng)，在download file選擇root.cramfs文件，點(diǎn)擊確定后，點(diǎn)擊ide菜單debug選擇download下載文件系統(tǒng)映象（約1分鐘），下載完畢后，點(diǎn)擊start(f5)。然后在超級(jí)終端里輸入： load flash root j (燒寫更新文件系統(tǒng)，約1分鐘即可燒寫完畢)。注意：只能在“vivi的燒寫”操作完成后，才可以按以上方法正確燒寫root映象到nand flash。重起實(shí)驗(yàn)板，觀測(cè)超級(jí)終端窗口提示信息，引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)到linux行命令輸入狀態(tài)【10】

17、。3.3.2 根文件系統(tǒng)的制作（1）根文件系統(tǒng)根文件系統(tǒng)是linux系統(tǒng)的核心部分，包含系統(tǒng)使用的軟件和庫(kù)，以及所有用來(lái)為用戶提供支持架構(gòu)和用戶使用的應(yīng)用軟件，并作為儲(chǔ)存數(shù)據(jù)讀寫結(jié)果的區(qū)域。在linux系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先完成內(nèi)核安裝及環(huán)境初始化，最后會(huì)尋找一個(gè)文件系統(tǒng)作為根文件系統(tǒng)被加載。linux系統(tǒng)中使用“/”來(lái)唯一表示根文件系統(tǒng)的安裝路徑。嵌入式系統(tǒng)中通常可以懸著的根文件系統(tǒng)有：romfs、cramfs、ramfs、jffs2、ext2等，甚至還可以使用nfs作為根文件系統(tǒng)。（2）cramfs文件系統(tǒng)cramfs是linux創(chuàng)始人linux torvalds開(kāi)發(fā)的一個(gè)適用于嵌入式系統(tǒng)的小文

18、件系統(tǒng)。cramfs是一個(gè)只讀文件系統(tǒng)，采用zlib壓縮，壓縮比一般可以達(dá)到1：2，但仍可以做到高效的隨機(jī)讀取。linux系統(tǒng)中，通常把需要修改的目錄壓縮存放，并在系統(tǒng)引導(dǎo)的時(shí)候再將壓縮文件解開(kāi)。因?yàn)閏ramfs不會(huì)影響系統(tǒng)讀取文件的速度，而且是一個(gè)高度壓縮的文件系統(tǒng)，因此非常廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。（3）cygwin簡(jiǎn)介cygwin是一個(gè)在windows平臺(tái)上運(yùn)行的unix/linux模擬環(huán)境，是cygnus solutions公司開(kāi)發(fā)的自由軟件。cygwin中，“/”表示根目錄，即cygwin的安裝目錄。我們常用的set_env_linux.sh中定義的目錄有：sourcedir：/tmp

19、/edukit-2410存儲(chǔ)了vivi、linux、fs等源代碼和例程workdir：/usr/local/src/edukit-2410工作區(qū)。一般情況下都要把已經(jīng)規(guī)劃好的目錄結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成一個(gè)映象文件，即使用命令工具 mkcramfs（cygwin下為 mkcramfs.exe），把相應(yīng)的 cramfs 目錄樹(shù)壓縮為單一的映象文件。其命令格式為：mkcramfs -h -e edition -i file -n name dirname outfile 可以使用我們提供的 mkcramfs.exe 在 cygwin 下編譯生成文件系統(tǒng)映象文件 root.cramfs，再固化到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)flash

20、 上運(yùn)行。 （4）常用的linux行命令1) cd 改變當(dāng)前目錄（文件夾）。例如下， cd/ 返回到根目錄 cd. 退回到上級(jí)目錄cd/tmp/edukit-2410/進(jìn)入/tmp/edukit-2410/文件夾2) ls 列出當(dāng)前目錄中的內(nèi)容。ls 簡(jiǎn)單格式列表lsl 使用詳細(xì)格式列表。3) pwd 顯示當(dāng)前所在的目錄。（5）tar工具命令tar 程序用于儲(chǔ)存或展開(kāi) tar 存檔文件。命令格式：tar -參數(shù) 文件名路徑-x ：extract | -get 從存檔展開(kāi)文件；-v ：-verbose 詳細(xì)顯示處理的文件；-j ：-有 bz2 屬性的必須包含；-f ：-file hostname

21、:f 指定存檔或設(shè)備（缺省為 /dev/rmt0）。（6）解壓原文件系統(tǒng)（命令+解壓目錄的存放）。1）先將 root.cramfs.tar.bz2文件放在c:cygwin目錄中；2）解壓文件系統(tǒng)運(yùn)行cygwin，執(zhí)行以下命令解壓安裝：$ source /tmp/edukit-2410/set_env_linux.sh linux編譯環(huán)境變量設(shè)置$ cd / $ tar -xvjf root.cramfs.tar.bz2$ ls root root文件夾中就是我們想要的cramfs文件系統(tǒng)3) 如果在根目錄中產(chǎn)生root文件夾，解壓成功；4）在root目錄中新建xx文件夾，用于存放應(yīng)用程序進(jìn)入該

22、目錄后執(zhí)行以下命令編譯鏈接測(cè)試程序：$ cd root$mkdir xx（7）編譯應(yīng)用程序 ts.c (命令+生成文件格式+存放位置)將編寫好的ts.c程序放在c:cygwin目錄中。進(jìn)入該目錄后執(zhí)行以下命令編譯鏈接測(cè)試程序：$ cd /$ arm-linux-gcc -o ts ts.c （也可以編寫makefile來(lái)編譯）生成文件： ts 如圖3.7所示。圖3.7 生成文件將ts文件放入root 下的xx文件夾中。（8）新文件系統(tǒng)的制作把剛才編譯輸出的ts文件拷貝到文件系統(tǒng)所在的工作目錄root目錄下，執(zhí)行以下命令生成新的文件系統(tǒng)映象：$ cd / $ mkcramfs root root

23、.new剛剛編譯生成的文件系統(tǒng)映象root.new中已經(jīng)包含測(cè)試程序即生成文件【11】。解壓文件系統(tǒng)，如圖3.8所示。圖3.8 解壓文件系統(tǒng)解壓成功如下，如圖3.9所示。圖3.9 解壓成功在root目錄中新建xx文件夾，用于存放應(yīng)用程序，如圖3.10所示。圖3.10 在root目錄中新建xx文件夾將編寫好的ts.c程序放在c:cygwin目錄中，如圖3.11所示。圖3.11 將編寫好的ts.c程序放在c:cygwin目錄中生成文件： ts 如下圖所示3.12所示。圖3.12 生成文件新文件系統(tǒng)的制作，如圖3.13所示。圖3.13 新文件系統(tǒng)的制作生成文件，如圖3.14所示。圖3.14 生成文件

24、4 詳細(xì)設(shè)計(jì)4.1 接口電路設(shè)計(jì)微處理器采用基于arm920t內(nèi)核的risc處理器s3c2410,主頻203 mhz, 適用于低成本、低功耗和高性能手持設(shè)備和一般應(yīng)用的單片微處理器解決方案。其適合做觸摸屏系統(tǒng)mcu 的原因是該處理器內(nèi)置了lcd控制器,并且集成了一個(gè)帶有觸摸屏接口的8通道10位ad轉(zhuǎn)換器。該adc能以500kb/ s的采樣速率將外部的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為10位分辨率的數(shù)字量。因此, adc能與觸摸屏控制器協(xié)同工作。選用通道7和通道5連接觸摸屏的模擬信號(hào)輸入,其中,通道7(圖4.1中a7 )作為觸摸屏接口的x坐標(biāo)輸入,通道5(圖4.1中a5)作為觸摸屏接口的y 坐標(biāo)輸入。圖4.1 觸摸

25、屏接口電路原理圖s3c2410提供了nypon、ymon、nxpon和xmon信號(hào)直接作為觸摸屏的控制信號(hào),通過(guò)其控制外部晶體管的打開(kāi)與關(guān)閉實(shí)現(xiàn)觸摸屏的引腳狀態(tài)的切換，根據(jù)觸摸屏工作原理,觸摸屏引腳的狀態(tài)應(yīng)滿足如下要求,見(jiàn)表4-1。表4-1 觸摸屏引腳控制狀態(tài)x+x-y+y-x坐標(biāo)外部電壓接地ain5高阻y坐標(biāo)ain7高阻外部電壓接地在電路的具體實(shí)現(xiàn)中, 4個(gè)mos管用2個(gè)fdc6321實(shí)現(xiàn)。并增加阻容式低通濾波電路濾除坐標(biāo)信號(hào)噪聲(見(jiàn)圖4.2)。這里的濾波很重要,如果傳遞給s3c2410模擬輸入接口的信號(hào)中干擾過(guò)大,不利于后續(xù)的軟件處理。圖4.2 觸摸屏接口電路4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.2.1

26、程序流程圖程序流程圖如圖4.3所示。是打開(kāi)觸摸屏設(shè)備創(chuàng)建等待隊(duì)列和緩沖區(qū)初始化隊(duì)列頭等待中斷調(diào)用中斷子程序更新x，y顯示一個(gè)觸摸點(diǎn)或坐標(biāo)值否圖4.3 程序流程圖4.2.2分析驅(qū)動(dòng)觸摸屏驅(qū)動(dòng)在/kernel/drivers/char/s3c2410-ts.c 文件中。4.2.3 觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）觸摸屏的file_operationsstatic struct file_operations s3c2410_fops= owner: this_module, open: s3c2410_ts_open, read: s3c2410_ts_read, release: s3c2410_

27、ts_release,#ifdef use_async fasync: s3c2410_ts_fasync,/異步通知#endif poll: s3c2410_ts_poll,/輪詢;（2）觸摸屏設(shè)備結(jié)構(gòu)體的成員與按鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)體的成員類似，也包含一個(gè)緩沖區(qū)，同時(shí)包括自旋鎖、等待隊(duì)列和fasync_struct指針。typedef struct unsigned int penstatus; /* pen_up, pen_down, pen_sample */ ts_ret bufmax_ts_buf; /* protect against overrun（環(huán)形緩沖區(qū)） */ unsigned

28、int head, tail;/* head and tail for queued events（環(huán)形緩沖區(qū)的頭尾）*/ wait_queue_head_t wq; /* 等待隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) spinlock_t lock; /* 自旋鎖#ifdef use_async struct fasync_struct *aq;#endif#ifdef config_pm struct pm_dev *pm_dev; /友善之臂專有的，我后面的代碼刪除了這段#endif ts_dev;（3）觸摸屏結(jié)構(gòu)體中包含的ts_ret值的類型定義，包含x、y坐標(biāo)和狀態(tài)（pen_down、pen_up）等信息，這個(gè)

29、信息會(huì)在用戶讀取觸摸信息時(shí)復(fù)制到用戶空間 。typedef struct unsigned short pressure; /* 壓力，這里可定義為筆按下，筆抬起，筆拖曳 unsigned short x; /* 橫坐標(biāo)的采樣值 unsigned short y; /* 縱坐標(biāo)的采樣值 unsigned short pad; /* 填充位 ts_ret;（4）在觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，將實(shí)現(xiàn)open()、release()、read()、fasync()和poll()函數(shù)，因此，其文件操作結(jié)構(gòu)體定義。觸摸屏驅(qū)動(dòng)文件操作結(jié)構(gòu)體：static struct file_operations s3c2410

30、_fops=4.2.4 觸摸屏驅(qū)動(dòng)模塊加載和卸載函數(shù)（1）在觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的模塊加載函數(shù)中，要完成申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào)、添加cdev、申請(qǐng)中斷、設(shè)置觸摸屏控制引腳（ypon、ymon、xpon、xmon）等多項(xiàng)工作，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的模塊加載函數(shù)： static int _init s3c2410_ts_init(void)觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊卸載函數(shù)： static void _exit s3c2410_ts_exit(void)（2）可知觸摸屏驅(qū)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生兩類中斷，一類是觸點(diǎn)中斷（int-tc），一類是x/y位置轉(zhuǎn)換中斷（int-adc）。在前一類中斷發(fā)生后，若之前處于pen_up狀態(tài)，則應(yīng)該啟動(dòng)x/y

31、位置轉(zhuǎn)換。另外，將抬起中斷也放在int-tc處理程序中，它會(huì)調(diào)用tsevent()完成等待隊(duì)列和信號(hào)的釋放。觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的觸點(diǎn)/抬起中斷處理程序：static void s3c2410_isr_tc(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *reg)當(dāng)x/y位置轉(zhuǎn)換中斷發(fā)生后，應(yīng)讀取x、y的坐標(biāo)值，填入緩沖區(qū)，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)x/y位置轉(zhuǎn)換中斷處理程序：static void s3c2410_isr_adc(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *reg)觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)中獲得x、y坐標(biāo)：static inline voi

32、d s3c2410_get_xy(void)（3）tsevent最終為tsevent_raw()，這個(gè)函數(shù)很關(guān)鍵，當(dāng)處于pen_down狀態(tài)時(shí)調(diào)用該函數(shù)，它會(huì)完成緩沖區(qū)的填充、等待隊(duì)列的喚醒以及異步通知信號(hào)的釋放；否則（處于pen_up狀態(tài)），將緩沖區(qū)頭清0，也喚醒等待隊(duì)列并釋放信號(hào)，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的tsevent_raw()函數(shù)：static void tsevent_raw(void)（4）在包含了對(duì)拖動(dòng)軌跡支持的情況下，定時(shí)器會(huì)被啟用，周期為10ms，在每次定時(shí)器處理函數(shù)被引發(fā)時(shí)，調(diào)用start_ts_adc()開(kāi)始x/y位置轉(zhuǎn)換過(guò)程，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的定時(shí)器處理函數(shù)：static voi

33、d ts_timer_handler(unsigned long data)（5）在觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的打開(kāi)函數(shù)中，應(yīng)初始化緩沖區(qū)、penstatus和定期器、等待隊(duì)列及tsevent時(shí)間處理函數(shù)指針，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的打開(kāi)函數(shù)：static int s3c2410_ts_open(struct inode *inode, struct file *filp)（6）觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的釋放函數(shù)非常簡(jiǎn)單，刪除為用于拖動(dòng)軌跡所使用的定時(shí)器即可，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的釋放函數(shù)： static int s3c2410_ts_release(struct inode *inode, struct file *filp)

34、4.2.5 觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的讀函數(shù)觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的讀函數(shù)實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)中信息向用戶空間的復(fù)制，當(dāng)緩沖區(qū)有內(nèi)容時(shí)，直接復(fù)制；否則，如果用戶阻塞訪問(wèn)觸摸屏，則進(jìn)程在等待隊(duì)列上睡眠，否則，立即返回-eagain，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的讀函數(shù)：static ssize_t s3c2410_ts_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)4.2.6 觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的輪詢與異步通知在觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，通過(guò)s3c2410_ts_poll()函數(shù)實(shí)現(xiàn)了輪詢接口，這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單。它將等待隊(duì)列添加到poll_table，當(dāng)緩沖區(qū)

35、有數(shù)據(jù)時(shí)，返回資源可讀取標(biāo)志，否則返回0，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的poll()函數(shù)：static unsigned int s3c2410_ts_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait)而為了實(shí)現(xiàn)觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)用程序的異步通知，設(shè)備驅(qū)動(dòng)中要實(shí)現(xiàn)s3c2410_ts_fasync()函數(shù)，觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)的fasync()函數(shù)：static int s3c2410_ts_fasync(int fd, struct file *filp, int mode)5 調(diào)試使用s3c2410_ts.c觸摸屏驅(qū)動(dòng)編寫應(yīng)用程序，讀取觸摸屏的觸點(diǎn)坐

36、標(biāo)值及動(dòng)作信息（觸點(diǎn)x坐標(biāo)值，y坐標(biāo)及是否有壓力值press），并在串口中斷打印出來(lái)。對(duì)觸摸屏設(shè)別的操作有打開(kāi)設(shè)備，關(guān)閉設(shè)備，讀操作等。編寫應(yīng)用程序讀取觸摸屏的觸點(diǎn)坐標(biāo)值及動(dòng)作信息時(shí)，只需利用觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序便可實(shí)現(xiàn)，先打開(kāi)觸摸屏設(shè)備，然后調(diào)用讀函數(shù)即可。其中，觸摸筆動(dòng)作取值如下：#define pen_up 0/* 觸摸筆抬筆，即觸摸屏不被壓下 */#define pen_down1/* 觸摸筆下筆，即觸摸屏被壓下 */#define pen_fleeting2/* 觸摸筆拖動(dòng) */結(jié)構(gòu)體定義如下：typedef struct unsigned short pressure;/* 觸摸筆動(dòng)作

37、*/unsigned short x;/* 觸點(diǎn)x座標(biāo)值 */unsigned short y;/* 觸點(diǎn)y座標(biāo)值 */unsigned short pad;ts_ret打開(kāi)應(yīng)用程序，如圖5.1所示。圖5.1 打開(kāi)應(yīng)用程序?qū)嶒?yàn)結(jié)果顯示，如圖5.2所示。圖5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示6 結(jié)束語(yǔ)為期幾天的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，再次期間我積極親自實(shí)驗(yàn)，用的目標(biāo)板是s3c2410核心子板，用jtag仿真器，用cygwin模擬軟件來(lái)學(xué)習(xí)觸摸板的設(shè)計(jì)。我學(xué)會(huì)了很多，學(xué)會(huì)了很多。首先我捫主要了解整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立，這次用的是交叉編譯環(huán)境，通過(guò)這次課設(shè)我更清楚搭建嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，我們用的目標(biāo)板是s3c2410核心子板，用jtag仿真器，用cygwin模擬軟件，課設(shè)的這幾天我學(xué)會(huì)了熟練的使用cygwin軟件