基于C8051FSPI接口液晶触摸屏的控制设计

基于C8051FSPI接口液晶触摸屏的控制设计

中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００５年第２１卷第７期

基于!"#$%&’()接口液晶触摸屏的控制设计

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!北京航空航天大学"冯

达吴星明

Ｆｅｎｇ，ＤａＷｕ，Ｘｉｎｇｍｉｎｇ

摘要!本文简述了液晶触摸屏控制的工作原理"#$%&’()触摸屏控制器与%*+接口与%,$-../和单片机的接口电路"介绍了液晶触摸屏触点坐标的获取和实现及在液晶屏上换算的算法"并给出了采用单片机0’1/-213-控制40$触摸屏的应用与%*+通讯的软件流程%

关键词!!"#$%&’(%)*+接口,-.)/"01控制器,)2.%334控制器,液晶触摸屏

文献标识码5-中图分类号56*31"7%

文章编号5%’’"8#4/#9:’’$;’/8’’418’:

-"硬件组成

触摸屏采用典型的四线电阻式触摸屏"其主要特点是精确度高"不受环境干扰"适用于各种场合%触摸屏控制器为四线电阻式触摸屏通用的PP公司的#$%&’()控制芯片"具有-3位转换精度"支持%*+通讯协议Q液晶屏控制器采用的是,*%RS的%,$-../"带有.3T字节的%U#V"支持文本显示和图形显示

技术创新

-<=>?@A>556789:;7<=>7?;:@AB<>8;6>C@:D7?EF:7?<7F=>@G;6>40$;@B<6H8<:>>?";6>>=><;:7<<7:<B7;A79E:9IJ>;C>>?%,$-../<@?;:@==>:9?A0’1/-213-98C>==987?;>:G9<>J>;C>>?#$%&’()<@?;:@==>:9?A%*+K6@C;6><@@:A7?9;>8@G;6>;@B<6!7?EF@87;7@?89:><@?L>:;>A@?40$8<:>>?789=8@F:>8>?;>AM#A!A7;7@?9==NK;678F9F>:86@C8%*+<@IIB?7<9;7@?8@G;C9:>A>87E?!7?EF:@<>88@G0’1/-213-O<@?;:@==7?E@L>:40$;@B<6H8<:>>?9?A7;89FF=7<9;7@?M

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!.31#3(1点"两种方式"最多.层图形显示合成%

单片机采用的是0NE?9=的0’1/-213-"高速&流水线结构的’1/-兼容的0+*H/-内核")(T字节的24#%W"(T$3/)字节的U#V"硬件实现的%*+&%VPB8X+30接口"/个通用的-)位定时器%&1%的指令执行时间为一个或两个系统周期%

3"接口电路

%引言

人机对话的界面种类有很多"比如显示器&4,$&

图-触摸屏输入系统示意图

40$及带触摸屏的40$等%其中后者是最近几年刚发展起来的一项新技术"它通过计算机技术处理声音&图像&视频&文字&动画等信息"并在这此信息间建立一定的逻辑关系"使之成为能交互地进行信息存取和输出的集成系统%触摸屏系统符合简便&经济&高效的原则%

关于通用触摸屏控制设计已经有很多文章论述"在此不在详述’而使触摸屏的位置坐标和液晶屏上的位置坐标对应关系很少人提起"使用触摸屏时最重要的问题是确定坐标位置’它又包含两方面"由于触摸屏控制器和单片机通过串行外设接口通讯"所以首先要确定接收到的数据是有效的"其次要通过一定的算法把接受到的数据转化为液晶屏上的位置坐标%而使用%*+接口的触摸屏控制最显著特点是!可以使响应速度更快"灵敏度更高"单片机与触摸屏控制器间的通讯时间大大减少"提高了单片机的效率%

:基于)*+液晶触摸屏控制的硬件

设计

冯达：硕士研究生

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0’1/-213-和#$%&’()通过标准的%*+接口相连"%*+接口是工业标准的同步串行接口"是一种全双工&四线通信的系统%它允许0’1/-2单片机与各种外围设备以串行方式#可配置成-Y’位数据同时&同步地被发送和接收(进行通信%在%*+接口中"数据的传输需要-个时钟信号和两条数据线%%*+可工作在主模式或从模式下%在主模式下"最大数据传输速率)位X秒(是系统时钟频率的-X3’而在从模式下"全双工操作时的最大数据传输速率#位X秒(是系统时钟频率的-X-1%#$%&’()是四线式触摸屏的控制器"控制器的主要功能是分时向Z&[电极对施加电压"并把测量电极上的电压信号转换为相应触点的Z&[坐标"并通过笔中断请求向0’1/-213-表示有触摸发生%#$%&’()只能作为%*+的从设备"各信号的时序是完全固定的"因此需要配置0’1/-213-%*+接口信号的时序使之完全符合#$%&’()的时序"尤其是从选择信号0%\在一次通信过程中应一直为低M

."%,$-../与单片机的接口

根据%,$-../的电路特性"0’1/-213-与

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单片机应用

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!"#$%%&的接口电路图略可向作者索取"由于’()&$*)+$的操作时序是,-./0()()时序"所以!"#$%%&接口部分选用适配,-./0()()时序的接口电路%!"#$%%&的1)信号不是独立的"而是与片选信号组合定义的%单片机对!"#$%%&进行读写数据和指令操作的地址分别是()))2和())$2%

3!工作原理

当液晶屏上显示出需要操作的画面"我们通过手指或笔进行操作时"用户在触摸屏上有效区域点击"触摸屏的4方向输出电阻和5方向输出电阻分别随4和5呈线性变化"1#!6(37控制器将其分别转换为

$+位数据"通过中断告知单片机需要接收数据"单片机接收到数据后进行处理&首先进行触点数据是否有效判断"包括两方面!一是判断是否是人的误操作"即是否是由于人的抖动产生的错误数据&二是1#!6(37传过来得数据是否有效"由于刚开始的传过来的第一个坐标是用户开始接触触摸屏时产生的"电阻不是准确的"导致数据也不准"通常要去掉&在接收过程中通常是采用多次平均的方法"假如有一次接收的数据和平均值差别很大"则这次测量就作废了"需要重新测量%一旦数据有效"单片机接着解算触点坐标落在液晶屏的位置"根据解算的结果判断执行相应的功能函数%使触摸屏和液晶屏有机的结合起来"建立一定的逻辑关系"交互地进行信息存取和输出%本系统中触摸屏控制器工作在从模式"’()&$*)+$工作在主模式%

1#!6(37就向主机提中断请求"由’()&$*)+$响应中断"第一次!9,传送由’()&$*)+$向1#!(37发控制字"包括起始位’通道选择’(;$+位模式’差分;单端选择和掉电模式选择"接下来的两次!9,传送则是’()&$*)+$从1#!6(37取1;#转换结果数据"完成触摸屏和单片机间的一次通讯%启动如图+所示的通讯过程"软件流程又包括系统初始化"!9,数据传输和中断服务等%完成一次坐标的转换又需要调用两次!9,通讯子程序"即分别读取4坐标的值和5坐标的值%$+位转换结果的有效值由于最后两位变化较大"因此取其前十位%转换结果的高(位存放在</=/>?/#@.@A)B中"低(位数据存放在</=/>?/#@.@A$B中%

+!触摸屏坐标位置的解算及与在液晶屏上的转换本系统使用的是%+)4+3)的触摸屏%!9,接口传回来的数据虽然是呈线性的"但是4坐标值不在)"%+)范围变化"5坐标也不在)"+3)范围变化"经测量"触摸屏4方向的转换值为从大到小84C@D至4C>-:"5方向的转换值为从小到大85C>-至5C@D:"坐标值在一定范围内基本是成线性变化的%但是在触摸屏的边缘地带"4方向输出电阻和5方向输出电阻的变化较大"是非线性关系"因此为了比较准确的标定即坐标转换"在大范围内采用的是根据线性变化的规律拟合"而在边缘地带需采用查表的方式%事实证明这种方法在使用中比较精确%在液晶屏的+()#+))内进行采样"得到3(个坐标点#如表$所示(%在4方向

技术创新

!软件实现

’()&$*)+$单片机是整个系统的控制核心"软件设计主要包括了以下几个方面的内容!

8)E+):’)%))$%+)(及5方向的8)E+):’#++)$+3)(的边缘地带需采用查表的方式"根据采样值算出这个区域范围的平均值"当接收到的4方向数据小于$33或大于6&3"5方向数据小于$&+或大于7$+时转查表算法%查表算法是在液晶屏的边缘地带使用"例如#D"

F(是一中心坐标"#D$"F$(是其右下角坐标"#D+"F+(是其左上角坐标"触点只要落在由#D$"F$(和#D+"F+(构成的矩形区域内就认为是以#D"F(为中心有效区域%

图+8!9,通讯子程序:

$!!9,接口通讯协议的驱动

前面图$已标出’()&$*)+$作为通讯的主机"而触摸屏控制器1#!6(37只能作为!9,的从机"以主从半双工方式通讯%每当触摸屏接受到用户的点击"

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根据表$中4和5方向的数据可以8见第$%&页:

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电子设计

参考文献

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实际应用价值的’

参考文献!

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!E#袁崇义著GH:65-网原理G北京I电子工业出版社?J@@K

!C#崔焕庆?吴哲辉?张广胜G计算一类递归方程的增广L:65-网模型G系统仿真学报?EBBC?JA%增刊&!MBFME

!M#赵不贿?景亮?徐雷钧等编著G在系统可编程器件与开发技术G北京D机械工业出版社?EBBJ

作者简介!陆继远"男"J@NO年K月"汉"硕士"电力电子与电力传动"现在江苏大学电气信息工程学院从事教学科研工作’主要研究领域为L:65-网理论与应用"计算机应用’PF<&-Q!R-,%&’Q%SJTCGU*<V赵不贿"W@AN年T月"男"汉"硕士"教授"电力电子与电力传动"现在江苏大学电气信息工程学院从事教学科研工作’主要研究领域为离散事件系统"L:65-网理论与应用"电子设计自动化’

!W#李维缇"郭强G液晶显示应用技术G北京工业出版社"kBBB

!k#/P]WrrBstJrrAstJrrTsX(](*’65*QQ:5aU72:U)’-U&QZ&’%&Q=u:57-*’BGM>G/FZv//,76:<7a’U?/:d6W@@A

!r#马忠梅?马岩?张凯G单片机的(语言应用程序设计G北京航空航天大学出版社"W@@N

!q#j]/NKqT]&6&o**wGo%55Fo5*^’公司GW@@@

!A#潘琢金译G(KBAWsBkBtWtktr数据手册G沈阳新华龙电子有限公司"kBBk

作者简介D冯达?北京航空航天大学自动化学院电工电子中心?硕士研究生?精通单片机系统软(硬件设计"

LX(编程和工业系统自动控制系统设计’

#1333L4北京航空航天大学自动化学院电工电子中心&冯达吴星明

!"#$%&’&()*(+,&%-".,(%+DX%?Y-,%&’?Z&Q:?W[NKGK?\&’?Z&76:5!7]:+5::?L*^:5_Q:U65*’-U7&’1L*^:525&’7<-77-*’?;*^):-7:’+&+:1*’6:&U)-’+&’17U-:’6-‘-U5:7:&5U)&68*QQ:+:*‘_Q:U65-U&Q&’1a’‘*5<&6-*’_’+-’::5-’+*‘Y-&’+7%b’-4:57-6,Gc-7<&-’5:7:&5U)‘-:Q17&5:L:65-;:66):*5,&’1&ddQ-U&6-*’?U*<d%6:5&ddQ-U&6-*’7:6UGe)&*?f%)%-?Z&Q:?W[ghGT?\&’?Z&76:5i7]:+5::?L5*‘:77*5?L*^:5PQ:U65*’-U7&’1L*^:525&’7<-77-*’?;*^):-7:’+&+:1*’6:&U)-’+&’17U-:’6-‘-U5:7:&5U)&6(*QQ:+:*‘PQ:U65-U&Q&’1a’‘*5<&6-*’P’+-’::5-’+*‘Y-&’+7%b’-4:57-6,.\-7<&-’5:7:&5U)‘-:Q17&5:]-7U5:6:P4:’6/,76:<?L:65-;:66):*5,&’1&ddQ-U&6-*’?P]j:6UG

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!k#2X(/FKNB系列微控制器硬件结构和指令系统"东芝技术#上海&发展有限公司"W@@@?W

!r#东芝单片机应用指南"复旦大学计算机科学系微机实验室"复旦大学出版社?W@@T?WB

!q#王树勋"王朝玉"张新发"Z(/FAW单片微型计算机原理与开发"机械工业出版社"W@@B?@

作者简介!穆健"男"W@NW年K月生"汉族"硕士"毕业于江苏大学机械学院"现为聊城大学讲师"研究方向!机电一体化’PF<&-QD<%R-&’BKW@xWTrGU*<

技术创新

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#2V23VW山东聊城大学物理科学与信息工程学院&穆健于会山李淑红

#21V33X苏州三星电子有限公司&任海涛

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))l方向坐标系数*((])))p方向坐标系j(o)

数’%)))采样点的l方向实测值*4)))采样点的p方向实测值*通过计算得到!j取BGqA@Ko取FMT"(取"BGMrMK"]取kKT’为了过滤错误信息及适应人的反应"当连续点击某个热区一定次数;后"置位热区事件响应标志位’通过试验测试";在A#WB之间比较适宜"本系统选;$A’

YZ%77)8)%*[$C@(.@\.()+.):+-]+*%&=:,(%+^+8(!+))&(+8>_(:%.$)+8N+(B)&@(,C>7(:%.$)+8>\$:+-%+8>2V23VW5‘">a(:+b">c"(@$:+_(>\$"$%+8

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结束语

经过反复测试后得出D每个触摸键的反应都很灵敏"而且在每个图标键的有效区域内都能反应’在确定触摸按键位置坐标与液晶屏的坐标相对应时具有

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