触摸屏的工作原理与应用

　　ADS7843之所以能实现对触摸屏的控制，是因为其内部结构很容易实现电极电压的切换，并能进行快速A/D转换。图5所示为其内部结构，A2~A0和SER/为控制寄存器中的控制位，用来进行开关切换和参考电压的选择。

　　ADS7843支持两种参考电压输入模式：一种是参考电压固定为VREF，另一种采取差动模式，参考电压来自驱动电极。这两种模式分别如图6(a)、(b)所示。采用图6(b)的差动模式可以消除开关导通压降带来的影响。表2和表3为两种参考电压输入模式所对应的内部开关状况。

　　2.3 ADS7843的控制字及数据传输格式

　　ADS7843的控制字如表4所列，其中S为数据传输起始标志位，该位必为1。A2~A0进行通道选择(见表2和3)。

　　MODE用来选择A/D转换的精度，1选择8位，0选择12位。

　　SER/选择参考电压的输入模式(见表2和3)。PD1、PD0选择省电模式：

　　00省电模式允许，在两次A/D转换之间掉电，且中断允许；

　　01同00，只是不允许中断；

　　10保留；

　　11禁止省电模式。

　　为了完成一次电极电压切换和A/D转换，需要先通过串口往ADS7843发送控制字，转换完成后再通过串口读出电压转换值。标准的一次转换需要24个时钟周期，如图7所示。由于串口支持双向同时进行传送，并且在一次读数与下一次发控制字之间可以重叠，所以转换速率可以提高到每次16个时钟周期，如图8所示。如果条件允许，CPU可以产生15个CLK的话(比如FPGAs和ASICs),转换速率还可以提高到每次15个时钟周期，如图9所示。

2.4 A/D转换时序的程序设计

　　ADS7843的典型应用如图4所示。假设μP接口与51单片机的P1.3~P1.7相连，现以一次转换需24个时钟周期为例，介绍A/D转换时序的程序设计。

　　; A/D 接口控制线

　　DCLK BIT P1.3

　　CS BIT P1.4

　　DIN BIT P1.5

　　BUSY BIT P1.6

　　DOUT BIT P1.7

　　; A/D 通道选择命令字和工作寄存器

　　CHX EQU 094H ;通道X+的选择控制字

　　CHY EQU 0D4H;通道Y+的选择控制字

　　CH3 EQU 0A4H

　　CH4 EQU 0E4H

　　AD_CH EQU 35H ;通道选择寄存器

　　AD_RESULTH EQU 36H ;存放12 bit A/D值

　　AD_RESULTL EQU 37H

　　; 存放通道CHX+的A/D值

　　CHXAdResultH EQU 38H

　　CHXAdResultL EQU 39H

　　; 存放通道CHY+的A/D值

　　CHYAdResultH EQU 3AH

　　CHYAdResultL EQU 3BH

　　; 采集通道CHX+的程序段(CHXAD)

　　CHXAD: MOV AD_CH,#CHX

　　LCALL AD_RUN

　　MOV CHXAdResultH,AD_RESULTH

　　MOV CHXAdResultL,AD_RESULTL

　　RET

　　; 采集通道CHY+的程序段(CHYAD)

　　CHYAD: MOV AD_CH,#CHY

　　LCALL AD_RUN

　　MOV CHYAdResultH,AD_RESULTH

　　MOV CHYAdResultL,AD_RESULTL

　　RET

　　; A/D转换子程序(AD_RUN)

　　; 输入: AD_CH-模式和通道选择命令字

　　; 输出: AD_RESULTH,L ;12 bit的A/D转换值

　　; 使用: R2 ;辅助工作寄存器

　　AD_RUN:

　　CLR CS ; 芯片允许

　　CLR DCLK

　　MOV R2,#8 ;先写8 bit命令字

　　MOV A,AD_CH

　　AD_LOOP:

　　MOV C, ACC.7

　　MOV DIN,C ;时钟上升沿锁存DIN

　　SETB DCLK ;开始发送命令字

　　CLR DCLK ;时钟脉冲，一共24个

　　RL A

　　DJNZ R2,AD_LOOP

　　NOP

　　NOP

　　NOP

　　NOP

　　ADW0: JNB BUSY,AD_WAIT ;等待转换完成

　　SJMP ADW1

　　AD_WAIT:

　　LCALL WATCHDOG

　　NOP

　　SJMP ADW0

　　CLR DIN

　　ADW1: MOV R2,#12 ;开始读取12bit结果

　　SETB DCLK

　　CLR DCLK

　　AD_READ:

　　SETB DCLK

　　CLR DCLK ;用时钟的下降沿读取

　　MOV A,AD_RESULTL

　　MOV C,DOUT

　　RLC A

　　MOV AD_RESULTL,A

　　MOV A,AD_RESULTH

　　RLC A

　　MOV AD_RESULTH,A

　　DJNZ R2,AD_READ

　　MOV R2,#4 ;最后是没用的4个时钟

　　IGNORE:

　　SETB DCLK

　　CLR DCLK

　　DJNZ R2,IGNORE

　　SETB CS ;禁止芯片

　　ANL AD_RESULTH,#0FH ;屏蔽高4 bit

　　RET

　　2.5 A/D转换结果的数据格式

　　ADS7843转换结果为二进制格式。需要说明的是，在进行公式计算时，参考电压在两种输入模式中是不一样的。而且，如果选取8位的转换精度，1LSB=VREF/256，一次转换完成时间可以提前4个时钟周期，此时串口时钟速率也可以提高一倍。

　　结束语

　　在许多嵌入式系统中，CPU提供专门的模块来支持液晶显示和触摸屏的输入，使得接口非常简单。比如，MOTOROLA的MC68VZ328(称为 Dragon Ball)就提供专门的引脚来支持8位和4位的液晶显示，对触摸屏的支持通过SPI2借助ADS7843也很容易完成。