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觸摸屏串口控制器的通信協(xié)議的具體分析

lhl545545 ? 來源:微計算機信息 ? 作者:微計算機信息 ? 2020-06-30 11:06 ? 次閱讀

隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)開始占據(jù)市場主流。因32位ARM嵌入式處理器具有高性能、低功耗的特性,它已廣泛應用于科學研究、工程設計,軍事技術(shù),商業(yè)文化藝術(shù)及消費產(chǎn)品。而觸摸屏作為一種最新電腦輸入設備,具有堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點。主要用于公共信息的查詢、工業(yè)控制、軍事指揮、旅游、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學和房地產(chǎn)預售等場所。因此,本文著重討論基于嵌入式微處理器HMS30C720與觸摸屏控制器接口設計和底層串口驅(qū)動與上層microwindows圖形界面結(jié)合的編程設計方法,以實現(xiàn)觸摸屏對嵌入式設備之間的控制。

系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示:本系統(tǒng)由ARM單元,觸摸屏控制單元構(gòu)成。ARM單元主要接收觸摸屏控制單元的位置數(shù)據(jù)信息并根據(jù)位置信息調(diào)用ARM的控制和應用程序。我們選用Hynix公司的ARM CPU HMS30C7202作為ARM系統(tǒng)單元的主芯片。它是基于以太網(wǎng)應用系統(tǒng)的高性價比16/32位RISC微控制器,內(nèi)含一個由ARM公司設計的16/32位ARM7TDMI RISC處理器核。觸摸屏控制單元主要完成信號放大與處理、A/D。根據(jù)數(shù)字信號識別用戶點擊的觸摸屏上的圖標位置。并調(diào)用該圖標應執(zhí)行相應指令。我們選用深圳某公司的觸摸屏控制器。該觸摸屏控制器具有串行通信接口,分辨力高等特點。

圖1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

.硬件電路的設計

接口電路

內(nèi)建LCD顯示控制器,并且有專用視頻DMA控制器和視頻總線連接SDRAM控制器。分開的總線使LCD的刷新不需要ARM的控制,數(shù)據(jù)傳送完全由DMA控制器控制,提高了整個系統(tǒng)的性能。HMS30C7202支持彩色、單色STN液晶顯示器和TFT彩色液晶顯示器,顯示分辨率可達640480,本系統(tǒng)平臺采用16位真彩色,采用565配色方案,5位紅色、6位綠色、5位藍色。而TFT顯示器都采用18根數(shù)據(jù)線,因此,將紅色和藍色數(shù)據(jù)線最低位接地。除數(shù)據(jù)線外LCD接口還有行、場同步信號、LCD時鐘信號,LCD控制信號,可分別接CPU的LCD控制輸出LLP,LFP,LAC。

觸摸屏硬件電路

.2.1四線電阻式觸摸屏

如圖2所示是 四線電阻式觸摸屏原理示意圖,四線觸摸屏包含兩個阻性層。其中一層在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線,另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線。為了在X軸方向進行測量,將左側(cè)總線偏置為0V,右側(cè)總線偏置為VREF。將頂部或底部總線連接到ADC,當頂層和底層相接觸時即可作一次測量。為了 在Y軸方向進行測量,將頂部總線偏置為VREF,底部總線偏置為0V。將ADC輸入端接左側(cè)總線或右側(cè)總線,當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量。對于四線觸摸屏,最理想的連接方法是將偏置為VREF的總線接ADC的正參考輸入端,并將設置為0V的總線接ADC的負參考輸入端。

.2.2 觸摸屏串口控制器接口定義

觸摸屏器接口引腳與RS232串口引腳功能關(guān)系表如表1所示。RS232串口引腳為9腳,只使用了5個腳,觸摸屏電源供給由PS/2接口4腳提供。

通信協(xié)議的確定及軟件設計

.1觸摸屏串口控制器的通信協(xié)議的具體分析

由于公司的商業(yè)原因,不提供源程序和通信協(xié)議,也沒有HMS30C7202的驅(qū)動程序,我們借助串口調(diào)試助手和存儲示波器分析,得出了串口觸摸屏控制器的通信協(xié)議,其傳輸速率為9600,一幀數(shù)據(jù)為10位,起始位為1,8位數(shù)據(jù)位,停止位為0,無校驗位。先發(fā)低位再發(fā)高位。每一個數(shù)據(jù)包傳送5個字節(jié)數(shù)據(jù),第一個字節(jié)為控制位,第二、第三字節(jié)為觸摸屏得到的X軸坐標值,第四、第五字節(jié)為得到的Y軸坐標。這樣我們就獲得了觸摸屏控制器的通信協(xié)議,為在linux系統(tǒng)下編寫相應的觸摸屏程序提供了基礎。

觸摸屏串口通信程序的設計

首先在linux系統(tǒng)下編寫一個對應于觸摸屏的串口通信程序,用交叉編譯器編譯后,下載至目標板ARM,運行之后,點擊觸摸屏得到觸摸屏輸出數(shù)據(jù)。在這個程序中,我們的目的是建立觸摸屏串口控制器和ARM7 串口1之間的通信,使其讀取的數(shù)據(jù)顯示在對應的LCD顯示器屏幕上,設置好相應的波特率,數(shù)據(jù)位,奇偶校驗位和停止位,便可對觸摸屏串口控制器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行讀取操作。主程序流程圖如圖3所示。

本設計采用microwindows0.90版本,編寫程序時,不必關(guān)心底層的驅(qū)動,直接調(diào)用上層的API.而不需編寫底層的驅(qū)動。這里采用的方法是在microwindows中編寫對應于觸摸屏串口接收程序,然后比較microwindows窗口坐標和串口數(shù)據(jù)中的坐標值,如果在一定范圍內(nèi),則產(chǎn)生一個相應的事件。 用一個數(shù)組來接收串口送過來的數(shù)據(jù),再從數(shù)組中取出觸摸屏的位置信息。觸摸屏的坐標原點及分辨率都不同,這也需要進行轉(zhuǎn)換。具體轉(zhuǎn)換的公式為:

我們設觸摸屏如下:右下角為原點坐標(x1,y1),橫軸為x軸,豎軸為y軸,右上角坐標(x1,y2),左上角坐標(x2,y2),右上角坐標(x2,y1),分辨率為40964096;ARM7所接LCD的坐標原點在左上角,橫軸為x軸,豎軸為y軸分辨率為640480,則我們的坐標轉(zhuǎn)換公式為:

[640(x-x1)/(x2-x1)] (4-1)

[480(y-y1)/(y2-y1)] (4-2)

因觸摸屏的分辨率為40964096,則x2-x1和y2-y1的值均為4096;坐標轉(zhuǎn)換公式為:

(4-3)

(4-4)

其中,公式中的z1,z2坐標為觸摸屏坐標,它的獲取方法:由數(shù)組buffer[ ]接收串口送來的數(shù)據(jù),我們要從數(shù)組中取出有用的坐標信息。

[6]; x2=buffer[7]; x3=buffer[3]; x4=buffer[4]

這里我們用四個8位元素來獲得兩個16位坐標信息。那么就需要將兩個8位的坐標數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為一個16位的數(shù)據(jù),具體轉(zhuǎn)換如下:

兩個8位數(shù)據(jù)移位成16位數(shù)據(jù)

那么此時的y1,y2便是我們觸摸屏的坐標信號了。轉(zhuǎn)換之后,顯示器和觸摸屏的坐標就對應起來了,在microwindows下建立一個窗口,設定它的坐標值及大小,這時在用microwindows的消息處理函數(shù),如果觸摸范圍(觸摸屏在屏幕上對應坐標)在窗口的坐標范圍內(nèi),則產(chǎn)生一個相應的事件,我這是在窗口上打印一條Touched信息的事件,在窗口范圍外觸摸觸摸屏時,打印Nottouched信息。編寫一個程序點觸觸摸屏上相應的位置,就會在屏幕上的對應位置上輸出一個新的窗口,且位置比較準確。如圖4所示為點觸摸屏時LCD顯示器顯示的觸點響應位置。

結(jié)論

通過調(diào)試和測試,完全達到設計要求。本設計創(chuàng)新之處是:成功將深圳某公司的觸摸屏控制器運用到HMS32C7202嵌入式控制系統(tǒng)中,在對方?jīng)]有提供通信協(xié)議和驅(qū)動程序情況下,分析了該控制器的通信協(xié)議,編寫了ARM的驅(qū)動程序。分析了LCD與觸摸屏的物理換算關(guān)系,然后編寫上層程序,通過microwindows的API進行相關(guān)調(diào)用,使底層數(shù)據(jù)與上層圖形界面建立了聯(lián)系。最后編寫相應的事件處理和響應程序,通過點觸觸摸屏的圖形界面完成對ARM的操作。該接口已應用于本人開發(fā)的基于Internet網(wǎng)絡通信的嵌入式系統(tǒng)平臺中。
責任編輯:pj

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