昆明理工大学 嵌入式技术及应用 实验四

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐昆明理工大学嵌入式技术及应用实验四昆明理工高校信息工程与自动化学院同学试验报告

（2022—2022学年第1学期）

课程名称：嵌入式技术应用基础开课试验室：4422022年05月日

一、试验目的

●通过试验把握触摸屏（TSP）的设计与控制办法。●娴熟把握S3C44B0XLCD控制器的使用。●把握S3C44B0X处理器的A/D转换功能。●复习液晶显示试验中的显示控制程序编写。●复习S3C44B0X处理器串口通信程序的编写二、试验原理

1.触摸屏简介

触摸屏（TSP，TouchScreenPanel）是嵌入式系统应用中的一个十分重要的人机接口，它作为一种最新的电脑输入设备，是目前最容易、便利、自然的一种人机交互方式。它给予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏的应用范围十分广大，如PDA、手机、取款机，查询机等。

触摸屏分类

1)电阻式触摸屏

电阻触摸屏是一个多层的复合膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透亮     的导电层，上面再盖有一层塑料层，它的内表面也涂有一层透亮     的导电层，在两层导电层之间有许多细小的透亮     隔离点把它们隔开绝缘。工业中常用ITO（IndiumTinOxide氧化锡）导电层。当手指触摸屏幕时，平时绝缘的两层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器检测到这个接通后，其中一面导电层接通Y轴方向的5V匀称电压场，另一导电层将接触点的电压引至控制电路举行A/D转换，得到电压值后与5V相比即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标。

图3-8电阻式触摸屏原理暗示图图3-9电容感应触摸屏原理暗示图

2)电容感应触摸屏

电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透亮     的薄膜体层，再在导体层外加上一块庇护玻璃，双玻璃设计能彻底庇护导体层及感应器。此外，在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压沟通电场。用户触摸屏幕时，因为人体电场，手指与导体层间会形成一个“耦合电容”，四边电极发出的电流会流向触点，而电流的强弱与手指及电极间的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器使会计算电流的比例及强弱，精确     算出触摸点的位置。其特点为触摸精确     度较高，扰干忧能力较强。

3)红外线式触摸屏

红外线触摸屏，是在显示器屏幕的前面安装一个外框，外框里有电路板，在

X、Y方向排布红外放射管和红外接收管，一一对应形成横竖交错的红外线矩阵。当有触摸时，手指或其它物体就会拦住经过该处的横竖红外线，由控制器推断出触摸点在屏幕的位置。

红外线触摸屏因为依赖感应红外线以运作，外界光芒变化，如阳光或室内射灯等均会影响其精确     度，且红外线触摸屏不防水及污积，甚至十分细小的外来物体也会导致误差，影响性能，绝不相宜放置于户外或公共场所使用。红外线触摸屏价格较低且安装简易，但外置的光点距离不但影响外型观感，亦简单摔烂，不便于运输。

图3-10红外线式触摸屏原理暗示图

4)表面声波式触摸屏

表面声波触摸屏的边角有X、Y轴声波放射器和接收器，表面有X、Y轴横竖交错的超声波传输。当触摸屏幕时，从触摸点开头的部分被汲取，控制器按照到达X、Y轴的声波变化状况和声波传输速度计算出声波变化的起点，即触摸点。其主要特点是：超高透光率，触摸精确     ，但简单受灰尘和水的干扰。

图3-11表面声波式触摸屏原理暗示图

2.四线式电阻式触摸屏

EmbestS3CEV40采纳四线式电阻式触摸屏，点数为320x240，试验系统由触摸屏、触摸屏控制电路和数据采集处理三部分组成。以下是与电阻式触摸屏相关的图：

图3-12触摸屏按下状态暗示图

图3-13电阻式触摸屏的等效电路暗示图

图3-14触摸屏的有效电路图

电阻式触摸屏是通过电压的变化范围来判定按下触摸屏的位置，所以其原点

就是触摸屏X电阻面和Y电阻面接通产生最小电压处。随着电阻的增大，A/D转换所产生数值不断增强，形成坐标范围。

3．触摸原点确实定有以下几种办法:

1）对角定位法：系统先对触摸屏的对角坐标举行采样，按照数值确定坐标

5.0V

范围，可采样1条对角线或2条对角线的顶点坐标。这种办法容易易用，但是需要多次采样操作并举行比较，以取得定位的精确     性。本试验板采纳这种定位办法。

2）四点定位法：同对角定位法一样，需要举行数据采样。只是需要采样4

个顶点坐标以确定有效坐标范围，程序按照4个采样值的大小关系举行坐标定位。这种办法的定位比对角定位法牢靠，所以现在被许多带触摸屏的设备终端使用。

3）试验室法：触摸屏的坐标原点、坐标范围由生产厂家在出厂前按照硬件

定义好。定位办法是根据触摸屏和硬件电路的系统参数，对批量硬件举行最优处理定义取得。这种办法适用于触摸屏构成的电路系统具有较好的电气特性，且不同产品有较大相像性的场合。

4．触摸屏坐标确实定

用于触摸屏坐标值的计算方式有多次采样取平均值法、二次平方处理法等。本试验中采纳取平均值法，即首先从触摸屏的四个顶角得到两个最大值和两个最小值，分离标识为Xmax、Ymax和Xmin、Ymin。

确定X、Y方向后，坐标值的计算可通过以下公式求得：

X=(Xmax-Xa)×240/(Xmax-Xmin)

Xa=[X1+X2+...+Xn]/n

Y=(Ymax-Ya)×320/(Ymax-Ymin)

Ya=[Y1+Y2+…+Yn]/n

5．S3C44B0X的A/D转换器介绍

S3C44B0X处理器内部集成了采纳近似比较算法（逐次靠近型式）的8路10位ADC，集成零比较器和内部产生的比较时钟信号；支持软件使能休眠模式，以削减电源损耗。其主要特性如下：

●辨别率：10位；

●微分线性误差：±1LSB；

●积分线性误差：±2LSB(Max±3LSB)；

●最大转换速率：100KS/S；

●输入电压：0～2.5V；

●输入带宽：0～100Hz(无采样保持电路S/H(sample&hold))；

●低功耗（LowPowerConsumption）。

S3C44B0X处理器的A/D转换器框图如下所示

图3-15S3C44B0X的A/D功能框图

图中VCOM是外部比较电压输入，试验系统中只需要与地之间衔接滤波电容，比较范围为5～0V。处理器的AFREFB、AREFT引脚与地之间亦需衔接滤波电容。

S3C44B0X处理器A/D转换：

1）寄存器组

a)ADC控制寄存器（ADCCON）

ADCCON.0—FLAG：0：A/D转换正在举行；1：A/D转换结束。

ADCCON.1—READ_START：0：禁止Start-by-read；1：使能Start-by-read。

ADCCON.4～2—挑选转换通道：其中

000=AIN0001=AIN1010=AIN2011=AIN3

100=AIN4101=AIN5110=AIN6111=AIN7

ADCCON.5—SLEEP：0：正常状态；1：Sleep模式。

ADCCON.6—ENABLE_START：0：A/D装换器不工作；1：A/D转换器开头工作。

b)ADC预装比例因子寄存器（ADCPSR）

ADCPSR.7～0—PRESCALER：比例因子，该数据打算转换时光的长短。数据越大转换时光就越长。

c)ADC数据寄存器（ADCDAT）

ADCDAT.9～0：A/D转换的数据值。

2）A/D转换的转换时光计算

例如，系统时钟为66MHz，RESCALER=20；全部10位转换时光为：

1/{66MHz/[2×(20+1)×16]}=1/98.2KHz=10.2us

式中16是指10位转换所需最少周期数。

3）使用A/D转换器的注重事项

●ADC的模拟信号输入通道没有采样保持电路，使用时可以设置较大的ADCPSR值，

以削减输入通道因信号输出电阻过大而产生的信号电压。

●ADC的转换频率范围为0～100Hz。

●通道切换时，应保证至少15us的间隔。

●ADC从SLEEP模式退出时，通道信号应保持10ms，以使ADC参考电压稳定。

●START-by-read可使用DMA传送转换数据。

6．触摸屏硬件电路设计

EmbestS3CEV40试验板所选用的是触摸屏（LRH9J515XASTN/BW），其主

要参数如下表和下图所示。触摸屏X、Y轴方向和坐标值确实定是通过触摸屏坐标转换控制电路及其程序设计来共同完成的。

图3-16触摸屏坐标转换控制电路

7．软件程序设计

触摸屏的控制与显示试验程序软件包括串口数据传送、液晶显示控制、触摸屏定位、中断处理程序等，其中中断处理程序中包括A/D转换、坐标计算、坐标检测、坐标存储与显示。

串口数据传送参考“串口通信试验”。

液晶显示控制参考“液晶显示试验”。

按照试验原理，试验系统触摸屏采纳对角线定位办法。

触摸屏控制程序流程图见下页图3-17所示。

三、试验内容

使用EmbestARM教学系统把握触摸屏的电路控制与设计；并编写程序获得触摸屏按下的坐标值；通过串口输出坐标值；在液晶屏上显示0到9，A到F字符，用以暗示坐标范围。

四、试验步骤

1.预备试验环境。使用Embest仿真器衔接目标板，使用EmbestS3CEV40试验板附带

的串口线衔接试验板上的UART0和PC机的串口。

2.在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200b/s、1位停

止位、无校验位、无硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。

3.使用EmbestIDE通过Embest仿真器衔接试验板，打开试验例程名目下

TouchScreen_test子名目下的TouchScreen_Test.ews例程，编译链接通过后衔接目标板，下载并运行它。

图-17触摸屏控制程序流程图

4.使用EmbestIDE通过Embest仿真器衔接试验板，打开试验例程名目下

TouchScreen_test子名目下的TouchScreen_Test.ews例程，编译链接通过后衔接目标板，下载并运行它。

在PC上观看超级终端程序主窗口，可以看到如下界面：

信息输出了当前有效坐标范围，这是试验系统的出厂设置。用户可以挑选Y/y重新

举行TSP坐标范围定位；否则使用当前设置。

当用户重新举行坐标范围定位时，使用手或平滑钝物按下触摸屏的随意一对顶角时，超级终端输出用户所按坐标值，并且推断坐标范围是否正确，系统调节后输出坐标范围。用户可以按照实际状况推断系统输出的坐标范围正确与否，并打算是否需要再次设定。