基于ARM处理器的TSC2046触摸屏控制器的应用

摘要：触摸屏技术经过十几年的发展已经成为一种方便、经济的人机界面输入手段。TSC2046是四线电阻式触摸屏控制器，其核心是一个具有采样和保持功能的12位逐次逼近式A／D转换器。以飞利浦公司的ARM芯片为基础，通过TSC2046触摸屏控制器和四线电阻式触摸屏构成硬件基础，在此基础上，开发了触摸屏面板控制程序。该触摸屏已应用于实际项目中，触摸效果良好。
关键词：TSC2046；触模屏；LPC2132芯片；控制器

0 引言
随着信息技术的不断发展，嵌入式系统正在越来越广泛地应用到消费类电子、通信设备等便携式电子类产品中。触摸屏由于其轻便、占用空间少、灵活等优点，已经逐渐取代键盘，成为嵌入式系统中最简单、方便、自然的一种人机交互方式。触摸屏分为电阻、电容、表面声波、红外线扫描等类型，其中使用最多的是四线或五线电阻触摸屏。四线电阻触摸屏是由两个透明电阻膜构成的，在它的水平和垂直电阻网上施加电压，就可通过转换面板在触摸点测量出电压而对应出坐标值。
TSC2046是典型的逐次逼近寄存器型A／D变换器，其结构以电容再分布为基础，包含了取样／保持功能，支持低电压的I／O接口。本文介绍了利用飞利浦公司的LPC2100系列ARM芯片LPC2132、TSC2046和液晶屏实现人机互动。

1 触摸屏的工作原理
本文选用的触摸屏为四线电阻触摸屏，由一个4层的复合薄膜，附着在显示器表面与显示器配合使用。每一导电层为触摸屏的一个工作面，每个工作面的两端各涂一条银胶，称为该工作面的一对电极，分别称为X电极对和Y电极对。触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络。当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以测得接触点处的电压，从而知道接触点处的坐标。比如，在顶层的电极(X+，X-)上加上电压，则在顶层导体层上形成电压梯度，当有外力使得上下两层在某一点接触，在底层就可以测得接触点处的电压，再根据该电压与电极(X+)之间的距离关系，知道该处的X坐标。然后，将电压切换到底层电极(Y+，Y-)上，并在顶层测量接触点处的电压，便可得知触摸者的意图。测量触点坐标电原理图如图1所示。

2 TSC2046的工作方式和控制字
TSC2046的输入方式分差分输入和单端输入两种，可设置为8位或12位工作模式。本文以12位差分输入模式进行工作。TSC2046的控制字如表1所示。

表1中S为数据传输起止标志位，该位值恒为“1”。A2～A0用于对TSC2046输入通道的选择，确定触摸屏体输出模拟电压从哪个引脚输入。MODE用于确定A／D转换的精度，为0时选择12位，为1时选择8位。确定输入模式，为0时选择差分模式，为1时选择单端模式。差分模式是一种比率度量转换方式，转换的结果总是触摸屏上分布的电阻值百分比，差分模式能有效消除内部开关电阻带来的转换误差。相应的差分输入模式下的输入配置如表2所示。