昆明理工大學(xué) 嵌入式技術(shù)及應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)四

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦昆明理工大學(xué)嵌入式技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)四昆明理工高校信息工程與自動(dòng)化學(xué)院同學(xué)試驗(yàn)報(bào)告

（2022—2022學(xué)年第1學(xué)期）

課程名稱：嵌入式技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)開課試驗(yàn)室：4422022年05月日

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

●通過試驗(yàn)把握觸摸屏（TSP）的設(shè)計(jì)與控制辦法?！駤故彀盐誗3C44B0XLCD控制器的使用?！癜盐誗3C44B0X處理器的A/D轉(zhuǎn)換功能?！駨?fù)習(xí)液晶顯示試驗(yàn)中的顯示控制程序編寫?！駨?fù)習(xí)S3C44B0X處理器串口通信程序的編寫二、試驗(yàn)原理

1.觸摸屏簡介

觸摸屏（TSP，TouchScreenPanel）是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)十分重要的人機(jī)接口，它作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，是目前最容易、便利、自然的一種人機(jī)交互方式。它給予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏的應(yīng)用范圍十分廣大，如PDA、手機(jī)、取款機(jī)，查詢機(jī)等。

觸摸屏分類

1)電阻式觸摸屏

電阻觸摸屏是一個(gè)多層的復(fù)合膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透亮?????的導(dǎo)電層，上面再蓋有一層塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層透亮?????的導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透亮?????隔離點(diǎn)把它們隔開絕緣。工業(yè)中常用ITO（IndiumTinOxide氧化錫）導(dǎo)電層。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平時(shí)絕緣的兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了一個(gè)接觸，控制器檢測(cè)到這個(gè)接通后，其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V勻稱電壓場(chǎng)，另一導(dǎo)電層將接觸點(diǎn)的電壓引至控制電路舉行A/D轉(zhuǎn)換，得到電壓值后與5V相比即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，同理得出X軸的坐標(biāo)。

圖3-8電阻式觸摸屏原理暗示圖圖3-9電容感應(yīng)觸摸屏原理暗示圖

2)電容感應(yīng)觸摸屏

電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透亮?????的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊庇護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底庇護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。此外，在附加的觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓溝通電場(chǎng)。用戶觸摸屏幕時(shí)，因?yàn)槿梭w電場(chǎng)，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)“耦合電容”，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流的強(qiáng)弱與手指及電極間的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器使會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，精確?????算出觸摸點(diǎn)的位置。其特點(diǎn)為觸摸精確?????度較高，擾干憂能力較強(qiáng)。

3)紅外線式觸摸屏

紅外線觸摸屏，是在顯示器屏幕的前面安裝一個(gè)外框，外框里有電路板，在

X、Y方向排布紅外放射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交錯(cuò)的紅外線矩陣。當(dāng)有觸摸時(shí)，手指或其它物體就會(huì)攔住經(jīng)過該處的橫豎紅外線，由控制器推斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。

紅外線觸摸屏因?yàn)橐蕾嚫袘?yīng)紅外線以運(yùn)作，外界光芒變化，如陽光或室內(nèi)射燈等均會(huì)影響其精確?????度，且紅外線觸摸屏不防水及污積，甚至十分細(xì)小的外來物體也會(huì)導(dǎo)致誤差，影響性能，絕不相宜放置于戶外或公共場(chǎng)所使用。紅外線觸摸屏價(jià)格較低且安裝簡易，但外置的光點(diǎn)距離不但影響外型觀感，亦簡單摔爛，不便于運(yùn)輸。

圖3-10紅外線式觸摸屏原理暗示圖

4)表面聲波式觸摸屏

表面聲波觸摸屏的邊角有X、Y軸聲波放射器和接收器，表面有X、Y軸橫豎交錯(cuò)的超聲波傳輸。當(dāng)觸摸屏幕時(shí)，從觸摸點(diǎn)開頭的部分被汲取，控制器按照到達(dá)X、Y軸的聲波變化狀況和聲波傳輸速度計(jì)算出聲波變化的起點(diǎn)，即觸摸點(diǎn)。其主要特點(diǎn)是：超高透光率，觸摸精確?????，但簡單受灰塵和水的干擾。

圖3-11表面聲波式觸摸屏原理暗示圖

2.四線式電阻式觸摸屏

EmbestS3CEV40采納四線式電阻式觸摸屏，點(diǎn)數(shù)為320x240，試驗(yàn)系統(tǒng)由觸摸屏、觸摸屏控制電路和數(shù)據(jù)采集處理三部分組成。以下是與電阻式觸摸屏相關(guān)的圖：

圖3-12觸摸屏按下狀態(tài)暗示圖

圖3-13電阻式觸摸屏的等效電路暗示圖

圖3-14觸摸屏的有效電路圖

電阻式觸摸屏是通過電壓的變化范圍來判定按下觸摸屏的位置，所以其原點(diǎn)

就是觸摸屏X電阻面和Y電阻面接通產(chǎn)生最小電壓處。隨著電阻的增大，A/D轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生數(shù)值不斷增強(qiáng)，形成坐標(biāo)范圍。

3．觸摸原點(diǎn)確實(shí)定有以下幾種辦法:

1）對(duì)角定位法：系統(tǒng)先對(duì)觸摸屏的對(duì)角坐標(biāo)舉行采樣，按照數(shù)值確定坐標(biāo)

5.0V

范圍，可采樣1條對(duì)角線或2條對(duì)角線的頂點(diǎn)坐標(biāo)。這種辦法容易易用，但是需要多次采樣操作并舉行比較，以取得定位的精確?????性。本試驗(yàn)板采納這種定位辦法。

2）四點(diǎn)定位法：同對(duì)角定位法一樣，需要舉行數(shù)據(jù)采樣。只是需要采樣4

個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)以確定有效坐標(biāo)范圍，程序按照4個(gè)采樣值的大小關(guān)系舉行坐標(biāo)定位。這種辦法的定位比對(duì)角定位法牢靠，所以現(xiàn)在被許多帶觸摸屏的設(shè)備終端使用。

3）試驗(yàn)室法：觸摸屏的坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)范圍由生產(chǎn)廠家在出廠前按照硬件

定義好。定位辦法是根據(jù)觸摸屏和硬件電路的系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)批量硬件舉行最優(yōu)處理定義取得。這種辦法適用于觸摸屏構(gòu)成的電路系統(tǒng)具有較好的電氣特性，且不同產(chǎn)品有較大相像性的場(chǎng)合。

4．觸摸屏坐標(biāo)確實(shí)定

用于觸摸屏坐標(biāo)值的計(jì)算方式有多次采樣取平均值法、二次平方處理法等。本試驗(yàn)中采納取平均值法，即首先從觸摸屏的四個(gè)頂角得到兩個(gè)最大值和兩個(gè)最小值，分離標(biāo)識(shí)為Xmax、Ymax和Xmin、Ymin。

確定X、Y方向后，坐標(biāo)值的計(jì)算可通過以下公式求得：

X=(Xmax-Xa)×240/(Xmax-Xmin)

Xa=[X1+X2+...+Xn]/n

Y=(Ymax-Ya)×320/(Ymax-Ymin)

Ya=[Y1+Y2+…+Yn]/n

5．S3C44B0X的A/D轉(zhuǎn)換器介紹

S3C44B0X處理器內(nèi)部集成了采納近似比較算法（逐次靠近型式）的8路10位ADC，集成零比較器和內(nèi)部產(chǎn)生的比較時(shí)鐘信號(hào)；支持軟件使能休眠模式，以削減電源損耗。其主要特性如下：

●辨別率：10位；

●微分線性誤差：±1LSB；

●積分線性誤差：±2LSB(Max±3LSB)；

●最大轉(zhuǎn)換速率：100KS/S；

●輸入電壓：0～2.5V；

●輸入帶寬：0～100Hz(無采樣保持電路S/H(sample&hold))；

●低功耗（LowPowerConsumption）。

S3C44B0X處理器的A/D轉(zhuǎn)換器框圖如下所示

圖3-15S3C44B0X的A/D功能框圖

圖中VCOM是外部比較電壓輸入，試驗(yàn)系統(tǒng)中只需要與地之間銜接濾波電容，比較范圍為5～0V。處理器的AFREFB、AREFT引腳與地之間亦需銜接濾波電容。

S3C44B0X處理器A/D轉(zhuǎn)換：

1）寄存器組

a)ADC控制寄存器（ADCCON）

ADCCON.0—FLAG：0：A/D轉(zhuǎn)換正在舉行；1：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。

ADCCON.1—READ_START：0：禁止Start-by-read；1：使能Start-by-read。

ADCCON.4～2—挑選轉(zhuǎn)換通道：其中

000=AIN0001=AIN1010=AIN2011=AIN3

100=AIN4101=AIN5110=AIN6111=AIN7

ADCCON.5—SLEEP：0：正常狀態(tài)；1：Sleep模式。

ADCCON.6—ENABLE_START：0：A/D裝換器不工作；1：A/D轉(zhuǎn)換器開頭工作。

b)ADC預(yù)裝比例因子寄存器（ADCPSR）

ADCPSR.7～0—PRESCALER：比例因子，該數(shù)據(jù)打算轉(zhuǎn)換時(shí)光的長短。數(shù)據(jù)越大轉(zhuǎn)換時(shí)光就越長。

c)ADC數(shù)據(jù)寄存器（ADCDAT）

ADCDAT.9～0：A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)值。

2）A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時(shí)光計(jì)算

例如，系統(tǒng)時(shí)鐘為66MHz，RESCALER=20；全部10位轉(zhuǎn)換時(shí)光為：

1/{66MHz/[2×(20+1)×16]}=1/98.2KHz=10.2us

式中16是指10位轉(zhuǎn)換所需最少周期數(shù)。

3）使用A/D轉(zhuǎn)換器的注重事項(xiàng)

●ADC的模擬信號(hào)輸入通道沒有采樣保持電路，使用時(shí)可以設(shè)置較大的ADCPSR值，

以削減輸入通道因信號(hào)輸出電阻過大而產(chǎn)生的信號(hào)電壓。

●ADC的轉(zhuǎn)換頻率范圍為0～100Hz。

●通道切換時(shí)，應(yīng)保證至少15us的間隔。

●ADC從SLEEP模式退出時(shí)，通道信號(hào)應(yīng)保持10ms，以使ADC參考電壓穩(wěn)定。

●START-by-read可使用DMA傳送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

6．觸摸屏硬件電路設(shè)計(jì)

EmbestS3CEV40試驗(yàn)板所選用的是觸摸屏（LRH9J515XASTN/BW），其主

要參數(shù)如下表和下圖所示。觸摸屏X、Y軸方向和坐標(biāo)值確實(shí)定是通過觸摸屏坐標(biāo)轉(zhuǎn)換控制電路及其程序設(shè)計(jì)來共同完成的。

圖3-16觸摸屏坐標(biāo)轉(zhuǎn)換控制電路

7．軟件程序設(shè)計(jì)

觸摸屏的控制與顯示試驗(yàn)程序軟件包括串口數(shù)據(jù)傳送、液晶顯示控制、觸摸屏定位、中斷處理程序等，其中中斷處理程序中包括A/D轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢測(cè)、坐標(biāo)存儲(chǔ)與顯示。

串口數(shù)據(jù)傳送參考“串口通信試驗(yàn)”。

液晶顯示控制參考“液晶顯示試驗(yàn)”。

按照試驗(yàn)原理，試驗(yàn)系統(tǒng)觸摸屏采納對(duì)角線定位辦法。

觸摸屏控制程序流程圖見下頁圖3-17所示。

三、試驗(yàn)內(nèi)容

使用EmbestARM教學(xué)系統(tǒng)把握觸摸屏的電路控制與設(shè)計(jì)；并編寫程序獲得觸摸屏按下的坐標(biāo)值；通過串口輸出坐標(biāo)值；在液晶屏上顯示0到9，A到F字符，用以暗示坐標(biāo)范圍。

四、試驗(yàn)步驟

1.預(yù)備試驗(yàn)環(huán)境。使用Embest仿真器銜接目標(biāo)板，使用EmbestS3CEV40試驗(yàn)板附帶

的串口線銜接試驗(yàn)板上的UART0和PC機(jī)的串口。

2.在PC機(jī)上運(yùn)行windows自帶的超級(jí)終端串口通信程序（波特率115200b/s、1位停

止位、無校驗(yàn)位、無硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。

3.使用EmbestIDE通過Embest仿真器銜接試驗(yàn)板，打開試驗(yàn)例程名目下

TouchScreen_test子名目下的TouchScreen_Test.ews例程，編譯鏈接通過后銜接目標(biāo)板，下載并運(yùn)行它。

圖-17觸摸屏控制程序流程圖

4.使用EmbestIDE通過Embest仿真器銜接試驗(yàn)板，打開試驗(yàn)例程名目下

TouchScreen_test子名目下的TouchScreen_Test.ews例程，編譯鏈接通過后銜接目標(biāo)板，下載并運(yùn)行它。

在PC上觀看超級(jí)終端程序主窗口，可以看到如下界面：

信息輸出了當(dāng)前有效坐標(biāo)范圍，這是試驗(yàn)系統(tǒng)的出廠設(shè)置。用戶可以挑選Y/y重新

舉行TSP坐標(biāo)范圍定位；否則使用當(dāng)前設(shè)置。

當(dāng)用戶重新舉行坐標(biāo)范圍定位時(shí)，使用手或平滑鈍物按下觸摸屏的隨意一對(duì)頂角時(shí)，超級(jí)終端輸出用戶所按坐標(biāo)值，并且推斷坐標(biāo)范圍是否正確，系統(tǒng)調(diào)節(jié)后輸出坐標(biāo)范圍。用戶可以按照實(shí)際狀況推斷系統(tǒng)輸出的坐標(biāo)范圍正確與否，并打算是否需要再次設(shè)定。