1、引言
嵌入式系統(tǒng)中觸摸屏越來越廣泛地應用。不同的應用領(lǐng)域觸摸屏的設計方式也各不相同，一般有以下三種：（1）應用觸摸屏模塊。觸摸屏模塊提供標準的硬件接口與應用系統(tǒng)（一般為pc或x86架構(gòu)的工控機）相連，安裝驅(qū)動程序后即可工作，基本無需開發(fā)；（2）擴展觸摸屏控制器。這是嵌入式系統(tǒng)中設計觸摸屏普遍使用的方法，常用的觸摸屏控制芯片有ads7843、ads7846等，這些芯片內(nèi)部集成了a/d轉(zhuǎn)換器和觸摸屏的驅(qū)動電路，同時要設計一定的軟件；（3）與前面方式（2）相仿，有些處理器集成了a/d轉(zhuǎn)換器，通過io口模擬觸摸屏的驅(qū)動信號也可實現(xiàn)觸摸屏的控制。
隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，處理器內(nèi)部集成的資源越來越豐富，有些芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了觸摸屏控制器。如韓國現(xiàn)代半導體公司的32位arm處理器arm7202（hms30c7202）芯片，其內(nèi)部集成了電阻式觸摸屏控制器。arm7202集成了arm7tdmicpu核、存儲器管理單元（mmu）、8kb高速緩沖存儲器（cache）,主頻達70mhz。是一高性能嵌入式處理器。除觸摸屏控制器外，其片內(nèi)還包含了其他豐富的資源，如lcd控制器、sdram控制器、中斷控制器、dma控制器等。arm7202與觸摸屏的接口在軟/硬件設計上有些與前面三種不同的方面。
2、硬件設計
2.1電阻觸摸屏原理
電阻觸摸屏是一多層的復合膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導電層，上面再蓋有一層塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層透明的導電層，在兩層導電層之間有許多細小的透明隔離點把它們隔開絕緣，如圖1。當手指觸摸屏幕時，平常絕緣的兩層導電層在觸摸點位置就有了一個接觸，控制器檢測到這個接觸后，其中一面導電層接通y軸方向的5v均勻電壓場，另一導電層將接觸點的電壓引至控制器進行a/d轉(zhuǎn)換，得到電壓值后與5v相比即可得觸摸點的y軸坐標，如圖2。同理得出x軸的坐標。這是所有電阻觸摸屏共同的基本原理。
圖1觸摸屏結(jié)構(gòu)
圖2y方向坐標檢測等效電路
2.2arm7202與觸摸屏的接口
arm7202片上資源包含觸摸屏控制器，用于控制4線電阻式觸摸屏。在5路a/d轉(zhuǎn)換通道中a0和a1是用于觸摸屏坐標采集的，同時芯片提供atsxp、atsxn、atsyp和atsyn四根掃描線分別對x方向和y方向進行掃描。atsxp和atsxn在x方向施加正向電壓時，在y方向檢測到x坐標的對應值；同理atsyp和atsyn在y方向施加正向電壓時，在x方向檢測到y(tǒng)坐標的對應值，分別由a0和a1采集。為了減少系統(tǒng)功耗和觸摸屏所占cpu資源，只在有落筆時觸摸屏控制器才啟動掃描，通過a/d轉(zhuǎn)換得到坐標的對應值，因此需在外部設計落筆檢測電路，如圖3所示。圖中irlml6302和irlml2402分別為pmosfet和nmosfet，作為開關(guān)管控制x方向和y方向的掃描輸出。pb7接上拉電阻，檢測落筆中斷，當有落筆時，pb7檢測到低電平，觸發(fā)中斷。pb6為中斷檢測電路的使能信號，當pb6為高電平時，中斷有效，觸摸屏掃描無效；反之中斷無效，觸摸屏掃描有效。
圖3觸摸屏外部電路
3、觸摸屏控制程序機制
不同的操作系統(tǒng)下對觸摸屏的應用各有不同，但都包括了設備的初始化、設備讀寫及中斷響應等基本模塊。觸摸屏的驅(qū)動程序涉及到兩個中斷：落筆中斷和觸摸屏a/d轉(zhuǎn)換中斷。所包含的程序模塊有：觸摸屏初始化、落筆中斷服務程序、a/d中斷服務程序、濾波程序和坐標轉(zhuǎn)換程序。這里重點說明觸摸屏的兩個中斷。
觸摸屏初始化程序完成外部電路的中斷設置和采樣率的設置，并將觸摸屏的a/d中斷和a/d轉(zhuǎn)換器電源關(guān)閉，使外部電路中斷有效。
有落筆時，外部中斷被觸發(fā)，進入落筆中斷服務程序。在落筆中斷服務程序中清中斷源，關(guān)外部中斷，使外部中斷電路無效，打開觸摸屏中斷和ad轉(zhuǎn)換器電源。此時觸摸屏電路開始掃描觸摸屏。觸摸屏a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后，產(chǎn)生a/d中斷，進入a/d中斷服務程序。在觸摸屏a/d中斷服務程序中，清a/d中斷，關(guān)觸摸屏a/d中斷，讀a/d轉(zhuǎn)換值。此時還要判斷落筆是否繼續(xù)，若無落筆，開外部電路中斷，使外部中斷電路有效，關(guān)a/d中斷和a/d轉(zhuǎn)換器電源，進入節(jié)能模式，如圖4（a）；若還有落筆，要繼續(xù)開觸摸屏a/d中斷，使外部中斷電路無效，觸摸屏的a/d轉(zhuǎn)換繼續(xù)進行，如圖4（b）所示。
圖4觸摸屏程序流圖
由a/d轉(zhuǎn)換得到的值是觸摸屏上觸摸點的x坐標和y坐標的值，要通過一定的方法轉(zhuǎn)換為顯示屏上的坐標。在a/d轉(zhuǎn)換時，每次由a/d轉(zhuǎn)換寄存器得到4組轉(zhuǎn)換值，可以設計一個濾波程序以提高檢測精度。
4、程序設計
觸摸屏的應用程序模塊有：觸摸屏初始化、落筆中斷服務程序、a/d中斷服務程序、濾波程序和坐標轉(zhuǎn)換程序。初始化程序、濾波程序和坐標轉(zhuǎn)換程序是一般常規(guī)通用程序。觸摸屏驅(qū)動程序其核心是落筆中斷和a/d轉(zhuǎn)換這兩個中斷服務程序，以下是在uc/os操作系統(tǒng)下觸摸屏驅(qū)動程序的兩個中斷服務程序，其詳細說明見注釋。
5、結(jié)束語
根據(jù)上述對觸摸屏工作機制的分析，筆者在實時嵌入式操作系統(tǒng)uc/os下編寫的觸摸屏驅(qū)動程序應用于基于arm7202的智能控制器，實踐證明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足了在復雜的實時多任務環(huán)境中觸摸屏快速響應的要求。