触摸屏电路设计及驱动开发.ppt

《嵌入式系统》课件 1 第十一章 触摸屏电路设计与驱动开发 本章要点 ● 触摸屏的工作原理 ● ADS7843 触摸屏控制芯片的工作原理 ● 基于 Linux 输入设备子系统框架的驱动设计 ● 触摸屏硬件的软件操控原理 ● Linux 内核线程的作用 《嵌入式系统》课件 2 11.1 触摸屏的工作原理 触摸屏是一种简单、方便的输入设备，它的应用 随着信息社会的发展越来越普遍。为了操作方便，人 们用触摸屏代替鼠标或键盘，根据触笔点击的位置来 定位选择信息输入。目前在高档 PDA 上，绝大部分都 使用触摸屏作为输入设备。触摸屏附着在显示器的表 面，检测用户点击的位置。触摸屏在用户输入时产生 一个反映用户点击位置的信号。这个信号通常是模拟 信号，它需要通过触摸屏控制器将模拟信号转换为数 字信号 ( 也就是用户点击的坐标 ) ，再送给处理器进行 处理。图 11-1 所示的是触摸屏、触摸屏控制器与处理 器连接的示意图。本章采用 BB 公司生产的 ADS7843 触 摸屏控制器进行硬件电路设计，将触摸屏与处理器连 接起来。 3 4 触摸屏按其技术原理可分为矢量压力传感式、电阻式、 电容式、红外线式和表面声波式类，其中电阻式触摸屏在 嵌入式系统中使用较多。 如图 11-2 所示，电阻式 触摸屏由 4 层透明的复合薄膜 组成。最上面一层是外表面 经过硬化处理、光滑防刮的 塑料层；最下面一层是玻璃 或有机玻璃构成的基层；在 基层之上和塑料层内表面中 间是两层金属导电层，两导 电层之间有许多细小的透明 隔离点把这两层隔开。当手 指触摸屏幕时，两导电层在 触摸点处接触。 5 触摸屏的两个金属导电层是触摸屏的两个工作面 ( 通 常分别称为 X 工作面和 Y 工作面 ) ，在每个工作面的两端各 涂有一条银胶，称为该工作面的一对电极。若对一个工 作面的电极对施加电压，则该在工作面上会产生均匀、 连续的平行电压分布。 四线式触摸屏的 X 工作面和 Y 工作面共有 4 根引出线， 分别连到触摸屏的 X 电极对和 Y 电极对上。结合图 11-1 ， 当在 X 方向的电极对施加一个确定的电压，而 Y 方向电极 对不加电压时，在 X 平行电压场中，触点处的电压值可以 在 Y+( 或 Y-) 电极上反映出来，通过测量 Y+ 电极对地的电 压大小，便可得知触点的 X 坐标值。同理，当在 Y 电极对 加电压，而 X 电极对不加电压时，通过测量 X+ 电极的电压， 便可得知触点的 Y 坐标。 《嵌入式系统》课件 6 11.2 ADS7843 触摸屏控制器简介 如前所述，触摸屏产生的是模拟信号，将这个模 拟信号转换为计算机能处理的数字信号需要通过触摸 屏控制器完成。 本章所用的触摸屏控制器 ADS7843 是 BB 公司生产 一款专用的触摸屏控制芯片，它采用 16 引脚小型薄型 封装。该芯片有一个 12 位的 A/D 转换器，它作为触摸 屏与 CPU 之间通信的桥梁，能将触摸屏上触点的模拟 电压转换成数字信号，从而准确判断出触点的坐标位 置。 ADS7843 的供电电压 Vcc 为 2.7 ～ 5V ，参考电压 V REF ， 为 1V ～ +Vcc ，转换电压的输入范围为 0 ～ V REF 。它支 持单端和差分两种测量方式，最高转换速率可达到 125kHz 。 《嵌入式系统》课件 7 ADS7843 的各引脚定义如 P259 表 11-1 所列。 芯片包含一个多路模拟开关组成的供电 - 测量电路 网络和一个 12 位的 A ／ D 转换器 ( 参见图 11-3) 。 ADS7843 根据处理器发来的不同命令导通不同的模拟开关，向一 个工作面电极对提供参考电压，并把另一个工作面测量 电极上的代表触点坐标位置的电压模拟量引入 A ／ D 转换 器。 ADS7843 的电压的测量方式有单端方式和差分方式 两种，这两种测量方式可以通过命令控制字选择。当通 过命令控制字，将 Vcc 设置为参考电压时， ADS7843 工作 在单端方式；当将 Y+/Y- 或者 X+/X- 电极对设置为参考电 压时， ADS7843 就工作在差分方式。 8 9 本书所使用的工 作方式是差分方式。 这主要是因为采用单 端方式时， Vcc 的波动 会引起参考电压的波 动，这将引起测量的 误差。而在差分方式 下，即使 Vcc 发生波动， 测量点电压 (X+ 电压 ) 和参考电压 (Y+ 、 Y- 引 脚之间的电压 ) 的比