基于嵌入式系统的I2C触摸屏设计

引言

　　随着计算机相关技术的发展，ARM是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM 公司是专门从事基于 RISC 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的 ARM 微处理器核。嵌入式Linux系统具有开发源代码、内核稳定、可裁减性等特点，吸引着众多商业公司和自由软件开发者的目光，成为嵌入式系统领域不可或缺的操作系统之一。

　　1 电阻式触摸屏的工作原理

　　触摸屏安装在显示屏的前端，主要由触摸屏检测部件和触摸屏控制器两部分组成。按照工作原理和传输信息的介质不同，触摸屏可分为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。当物品按在触摸屏上时，会产生压力，从而使触摸屏两导电层接通，一旦触摸屏检测部件监测到用户的触摸位置，就将获得的位置信息送入触摸屏控制器TSC2007，并对该写信号进行处理，将电压信号转换成数字信号，同时以中断的方式送至S3C2440处理器，计算出触点坐标。

　　2硬件结构

　　TSC2007是美国德州仪器（TI）公司推出的新一代4线制触摸屏控制器，它在与触摸屏配合使用时，一旦检测到笔或手指点触摸在屏上，可迅速得到该点的位置信号，从而达到在触摸屏表面上寻址的目的。

　　TSC2007是典型的逐步逼近式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。TSC2007的引脚与TPSC2003的引脚完全兼容，具有片内温度测量、触摸压力测量和预处理三个功能。TSC2007的I2C接口，以标准模式、高速模式和超高速模式进行数据传输与通讯。为了与其他ARM芯片兼容，设计中没有使用S3C2440内置的A／D通道，而是采用了外扩控制器TSC2007的方法，通过I2C总线方式与S3C2440通信。因此，设计中S3C2440的GPE14和GPE15分别作为I2C总线的SCL和SDA线，其触摸屏控制器接口电路如图1所示，图中的SDA和SCL线都是双向的。

　　3触摸屏的驱动

　　在Linux系统中，设备驱动程序是一组相关函数的集合，它包括设备服务子程序和中断处理程序。其中的设备服务子程序包含了所有与设备相关的代码，每个设备服务子程序只处理一种设备或者紧密相关的设备，从设备无关的软件中接受抽象的命令并执行它。设备驱动程序利用结构file_operations与文件系统联系起来，设备的各种操作的入口函数放在结构file_operations中，其中包括open（）、release（）、read（）和write（）等接口，从而简化了驱动程序的编写工作。这样，应用程序根本不必考虑操作的是设备还是普通文件，可一律视为文件来处理，具有非常清晰统一的I／O接口。其触摸屏的file_operations结构定义如下：

　　本结构的主要作用是为不同的设备提供一致的接口。如在应用程序中，对不同设备进行读操作都使用read函数，写操作则都使用write函数。因此，编写触摸屏驱动的实际工作并不复杂。

　　3.1驱动工作流程

　　首先初始化触摸屏控制器，然后初始化脉宽调制计时器（PWM TIMER），可以选择计时器4为时钟，定义10 ms中断1次，以提供触摸屏采样时间基准，即10 ms触摸屏采样1次。而后映射触摸屏中断向量和定时器中断向量到响应程序，触摸屏中断处理程序是判断触摸屏是否被按下了，若触摸屏被按下，则给全局变量Flag_Trouch赋值为Touch_Down，否则赋值为Touch_Up。若计时器中断处理程序判断Flag_Touch被赋值为Touch_Down，则给全局变量StartSample置位，以控制触摸屏采样。然后系统通过S3C2440_get_xy（）获得采样值，对得到的触摸屏的数据进行处理。接下来是对触摸屏的校准，最后是中断的释放和注册模块的卸载。其具体的触摸屏驱动工作流程图如图2所示。