摘  要: 簡述了液晶title="觸摸屏">觸摸屏控制產品的工作原理以及用于觸摸屏控制的專用芯片ADS7843的工作原理。無線數字擴頻通信平臺是無線擴頻通信的一種開放式平臺,在此基礎上增加液晶觸摸屏控制,可實現文字和圖形的編輯和無線傳送,使該產品用途更加廣泛。

　　關鍵詞: 電阻式觸摸屏  DSP  ADS7843

 　　以DSP(數字信號處理)芯片和FPGA(現場可編程邏輯門陣列)為核心的無線數字擴頻通信平臺是無線擴頻通信的一個開放式平臺,可用于無線接入、無線圖像和音頻傳送、移動INTERNET、精確區域定位LPS、智能遙控探測等高科技領域。我們在此基礎上增加了液晶顯示和觸摸屏控制,從而實現文字和圖形信息的編輯和無線傳送,使該產品用途更加廣泛。

    ADS7843是專用于4線電阻式觸摸屏的12位模/數采樣轉換器,具有單一電源供電、完全降功耗模式、轉換速度快的特點。   ADS7843大量用在電池供電PDA(Personal Digital Assistants)和手持便攜式裝置中。

1 液晶觸摸屏控制產品設計簡介

　　液晶采用Microtips Technology Inc.公司的型號為MTG-32240X的中小規模液晶顯示器(圖形方式為320×240點)。觸摸屏控制器采用香港BURR-BROWN公司的ADS7843。對FPGA進行邏輯編程可實現液晶顯示控制器的功能。用FPGA定時中斷DSP(約占DSP工作時間的5%)獲取外部RAM的顯示數據,然后FPGA內部邏輯將顯示數據送到液晶屏上進行顯示。DSP對觸摸屏的轉換信號進行處理和計算以及完成各種文字和圖形的編輯任務,然后將需要顯示的數據送入顯示緩沖區(外部數據RAM)。也就是說,用DSP和FPGA來控制液晶的顯示和文字、圖形信息的編輯處理,并能接收觸摸屏信號,從而實現筆輸入掌上電腦的功能。再結合無線數字擴頻通信平臺就能實現文字和圖形信息的無線傳送。該產品能用于記者在通訊不便的現場進行文字和圖形的實時編輯和采訪報道以及在移動過程中需要進行文字和圖形信息無線傳送的地方。

2 ADS7843的工作原理

　　ADS7843的工作電壓Vcc為2.7～5V,參考電壓Vref在1V至Vcc之間均可。轉換器有4路模擬信號輸入通道和獨特的在線低阻開關,它允許由未選中的輸入通道為外部線路提供電源和地。靠這樣的輸入結構和參考電壓設定,ADS7843能極大地消除內部開關電阻帶來的轉換誤差,這種誤差是這類轉換器的主要誤差來源。+REF至-REF(圖2)之間參考電壓的大小決定了模擬輸入電壓的范圍。參考電壓設置有兩種工作模式:SER(single-ended reference)和DFR(differential reference)。SER模式需要低噪聲、低波動的穩定電源,轉換器內X+、X-和Y+、Y-的低阻開關對轉換精度有一定影響。DFR模式不管內部開關電阻如何變化,其轉換結果總是與外部電阻成比例,它完全克服了內部開關的影響,但是當轉換器的轉換頻率很高時增加了功耗。

　　圖1中,X+、X-和Y+、Y-之間橫排和豎排的電阻代表電阻式觸摸屏。開關S模仿PDA筆尖按壓觸摸屏時動態短接X、Y軸兩層電阻的位置。Y位置進行轉換時,X+作為模擬輸入(見圖2)。

　　ADS7843的控制字見表1。

3 DSP與ADS7843的接口控制

　　我們采用美國TI公司性價比很高的TMS320F206作為數字信號處理器(DSP),用DSP的同步串行口與ADS7843轉換器相連接。DSP與ADS7843的連接如圖3所示。DSP的同步串口有兩個4字深度的先入先出緩沖器,突發模式或連續模式進行數據收發。當使用外部時鐘時,具有寬范圍的操作速度。如果使用內部時鐘,其速度固定為DSP時鐘頻率的1/2。

　　經測量,觸摸屏X方向的轉換值為從大到小(Xmax至Xmin),Y方向的轉換值為從小到大(Ymin至Ymax)。觸摸屏X、Y方向的轉換值必須與320×240的液晶顯示相對應,因此X、Y向的轉換值必須按下式計算:

　　y=(y-Ymin)×320/(Ymax-Ymin)

　　x=(Xmax-x)×240/(Ymax-Xmin)

　　DSP同步串口每次發送1個字(16位),而ADS7843的控制字為8位,從圖4轉換時序可以看出DIN的后8位是零。因此,Y值轉換的控制字為#9300H,X值轉換的控制字為#0D300H。BUSY信號作為DSP同步串口的同步信號,BUSY信號下跳沿啟動串口輸入。ADS7843轉換器的轉換值為12位,DSP同步串口一次接收1個字(16位),右移4位即可得到轉換值。DSP程序框圖如圖5所示。

4 ADS7843的筆中斷控制

　　ADS7843采用筆中斷控制時能極大地降低功耗,從750μW到低于0.5μW。控制字中最后兩位PD1、PD0全為零時,ADS7843進入筆中斷降功耗模式。當新的轉換開始時,轉換器立即恢復正常工作,不需要延時等待電源上升,每次轉換都是有效的。ADS7843進入降功耗模式后,按壓觸摸屏時Y-MOSFET提供電流通道,其它三個MOSFETS(X+、X-、Y+)處于高阻態。電流通過100kΩ電阻和中斷二極管從Y-MOSFET到地。這時/PEN變成低電位,DSP必須檢測到這個信號并發出啟動轉換命令。在轉換期間,DSP必須維持/PEN一直為低。

5 觸摸屏與液晶顯示的配合

　　當PDA筆按壓觸摸屏時,ADS7843的轉換值必須在液晶上相應位置正確顯示。由于轉換器每次開機的轉換值略有偏差,因此,為了準確定位,每次開機時重新得到X、Y值范圍。方法是開機時依次在液晶屏四角顯示定位點,將得到的觸摸屏的轉換值作為基準。

參考文獻

1 彭啟棕,李玉柏.DSP技術.成都:電子科技大學出版社,1997

2 張芳蘭.TMS320C2XX用戶指南.北京:電子工業出版社,1999