基于ARM9的觸摸屏交互功能模塊設(shè)計(jì)

　　3.設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題

　　3.1定制Windows CE平臺(tái)

　　Windows CE是一個(gè)多平臺(tái)的、可裁減的32位嵌入式操作系統(tǒng)。他既適用于工業(yè)設(shè)備的嵌入式控智模塊，也適用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品的開發(fā)。針對(duì)不同的目標(biāo)設(shè)備硬件環(huán)境，在其內(nèi)核基礎(chǔ)上添加各種模塊，從而形成一個(gè)定制的嵌入式操作系統(tǒng)。它包括了定制設(shè)備所需的一切，例如：聯(lián)網(wǎng)能力、實(shí)時(shí)性和小內(nèi)存占用以及多媒體和Web瀏覽功能等。

　　3.2 Windows CE`的驅(qū)動(dòng)模式

　　Windows CE`設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模型有兩種形式：流接口驅(qū)動(dòng)(Stream Interface Driver)和本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)(Native Device Driver)從實(shí)現(xiàn)方式來看，無論那種驅(qū)動(dòng)都可以采用單層和分層兩種方式，多層設(shè)備驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的代碼分兩層：MDD(Model Device Driver，模型設(shè)備驅(qū)動(dòng))和PDD(Platform Dependent Driver，平臺(tái)相關(guān)驅(qū)動(dòng))。MDD層中向GWES模塊提供了DDI(Device Driver Interface，設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口)函數(shù)接口，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于同一類設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序所公用的功能，而PDD則實(shí)現(xiàn)了與平臺(tái)的具體硬件設(shè)備相關(guān)的代碼。MDD通過調(diào)用特殊的PDD函數(shù)來訪問硬件。

　　3.3觸摸屏與顯示器的配合算法

　　FM 7843送回控制器的X與Y值僅是對(duì)當(dāng)前觸摸點(diǎn)的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不具有實(shí)用價(jià)值。這個(gè)值的大小不但與觸摸屏的分辨率有關(guān)，而且也與觸摸屏與LCD貼合的情況有關(guān)。而且，LCD分辨率與觸摸屏的分辨率一般來說是不一樣，坐標(biāo)也不一樣，因此，如果想得到體現(xiàn)LCD坐標(biāo)的觸摸屏位置，還需要在程序中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式如下：

　　x=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin)

　　y=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(TchScr_Ymax-TchScr_Ymin)

　　其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是觸摸屏返回電壓值x、y軸的范圍，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏的寬度與高度。

　　3.4操作系統(tǒng)對(duì)觸摸屏的支持

　　操作系統(tǒng)對(duì)觸摸屏的支持是按分層的思想進(jìn)行的。首先是應(yīng)用層，編寫的應(yīng)用程序調(diào)用觸摸屏/鼠標(biāo)事件API(在牽引層有相關(guān)的API函數(shù));其次，在驅(qū)動(dòng)層有支持觸摸屏的驅(qū)動(dòng)程序。通過統(tǒng)一接口來調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核的觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成最終的設(shè)備控制。從中取出觸摸屏的實(shí)際坐標(biāo)值，把該值記錄在初始化程序中，當(dāng)下次有應(yīng)用程序需要調(diào)用觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)去檢查初始化程序，讀取其中的校正值，并把經(jīng)過校正，影射后相對(duì)坐標(biāo)值返回該應(yīng)用程序。

　　3.5觸摸屏的坐標(biāo)的確認(rèn)

　　通過上述方式采集的坐標(biāo)是相對(duì)于觸摸屏的坐標(biāo)，需要轉(zhuǎn)換成為LCD坐標(biāo)，這個(gè)過程之前需要進(jìn)行兩種坐標(biāo)的校準(zhǔn)工作，這里采用取平均值法。首先從觸摸屏的4個(gè)頂角得到2個(gè)最大值和2個(gè)最小值，分別計(jì)為x_min，y_min和x_max，y_max.X，Y方向的確定如表1所示。

　　表1 X，Y方向的確定

　　當(dāng)系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時(shí)，Q1，Q3和Q4處于截止?fàn)顟B(tài)，Q2導(dǎo)通。當(dāng)觸摸屏被按下時(shí)，首先導(dǎo)通MOS管組Q1和Q4，X+與X-回路加上+3.3V電源，同時(shí)將MOS管組Q2和Q3關(guān)閉，斷開Y+和Y-，再啟動(dòng)處理器的A/D轉(zhuǎn)換通道1(AIN1)，電路電阻與觸摸屏按下產(chǎn)生的電阻輸出分量電壓，并由A/D轉(zhuǎn)換器將電壓值數(shù)字化，計(jì)算X軸的坐標(biāo)。接著先導(dǎo)通MOS管組Q2和Q3，Y+與Y-回路加上+3.3V電源，同時(shí)將MOS管組Q1和Q4關(guān)閉，斷開X+和X-，再啟動(dòng)處理器的A/D轉(zhuǎn)換通道0(AIN0)，電路電阻與觸摸屏按下產(chǎn)生的電阻輸出分量電壓，并由A/D轉(zhuǎn)換器將電壓值數(shù)字化，計(jì)算Y軸的坐標(biāo)。系統(tǒng)讀到坐標(biāo)值后，關(guān)閉Q1、Q3和Q4，打開Q2，回到初始狀態(tài)，等待下一次筆觸。

　　確定X，Y方向后，坐標(biāo)值的計(jì)算公式如下：

　　X=(x_max-Xa)×320/(x_max-x_min)

　　Y=(y_max-Ya)×240/(y_max-y_min)

　　式中：

　　Xa=(X1+X2+……+Xn)/n

　　Ya=(Y1+Y2+……+Yn)/n

　　一般觸摸屏將觸摸時(shí)的X、Y方向的電壓值送到A/D轉(zhuǎn)換接口，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的X與Y值僅是對(duì)當(dāng)前觸摸點(diǎn)的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不具有實(shí)用價(jià)值。這個(gè)值的大小不但與觸摸屏的分辨率有關(guān)，而且與觸摸屏與LCD貼合的情況有關(guān)。如果想得到體現(xiàn)LCD坐標(biāo)的觸摸屏位置，還需要在程序中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

　　4.結(jié)論

　　嵌入式系統(tǒng)的PDA越來越多的使用觸摸屏做輸入輸出設(shè)備。本文以ARM920T內(nèi)核的S3C2410芯片GX開發(fā)板為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了嵌入式系統(tǒng)觸摸屏交互功能模塊，在全國大學(xué)生嵌入式系統(tǒng)競賽的產(chǎn)品和作品中已多次應(yīng)用。文中并對(duì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)問題做了詳細(xì)的分析與討論。軟件設(shè)計(jì)流程圖和源代碼及其它輔助程序等限于篇幅另文介紹。