1、引言
　　
　　嵌入式系統(tǒng)中觸摸屏越來越廣泛地應用。不同的應用領域觸摸屏的設計方式也各不相同，一般有以下三種：（1）應用觸摸屏模塊。觸摸屏模塊提供標準的硬件接口與應用系統(tǒng)（一般為PC或X86架構(gòu)的工控機）相連，安裝驅(qū)動程序后即可工作，基本無需開發(fā)；（2）擴展觸摸屏控制器。這是嵌入式系統(tǒng)中設計觸摸屏普遍使用的方法，常用的觸摸屏控制芯片有ADS7843、ADS7846等，這些芯片內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器和觸摸屏的驅(qū)動電路，同時要設計一定的軟件；（3）與前面方式（2）相仿，有些處理器集成了A/D轉(zhuǎn)換器，通過IO口模擬觸摸屏的驅(qū)動信號也可實現(xiàn)觸摸屏的控制。
　　
　　隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，處理器內(nèi)部集成的資源越來越豐富，有些芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了觸摸屏控制器。如韓國現(xiàn)代半導體公司的32位ARM處理器ARM7202（HMS30C7202）芯片，其內(nèi)部集成了電阻式觸摸屏控制器。ARM7202集成了ARM7TDMICPU核、存儲器管理單元（MMU）、8KB高速緩沖存儲器（Cache）,主頻達70MHz。是一高性能嵌入式處理器。除觸摸屏控制器外，其片內(nèi)還包含了其他豐富的資源，如LCD控制器、SDRAM控制器、中斷控制器、DMA控制器等。ARM7202與觸摸屏的接口在軟/硬件設計上有些與前面三種不同的方面。
　　
　　2、硬件設計
　　
　　2.1電阻觸摸屏原理
　　
　　電阻觸摸屏是一多層的復合膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導電層，上面再蓋有一層塑料層，它的內(nèi)表面也涂有一層透明的導電層，在兩層導電層之間有許多細小的透明隔離點把它們隔開絕緣，如圖1。當手指觸摸屏幕時，平常絕緣的兩層導電層在觸摸點位置就有了一個接觸，控制器檢測到這個接觸后，其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場，另一導電層將接觸點的電壓引至控制器進行A/D轉(zhuǎn)換，得到電壓值后與5V相比即可得觸摸點的Y軸坐標，如圖2。同理得出X軸的坐標。這是所有電阻觸摸屏共同的基本原理。　　　　　　
　　2.2ARM7202與觸摸屏的接口
　　
　　ARM7202片上資源包含觸摸屏控制器，用于控制4線電阻式觸摸屏。在5路A/D轉(zhuǎn)換通道中A0和A1是用于觸摸屏坐標采集的，同時芯片提供ATSXP、ATSXN、ATSYP和ATSYN四根掃描線分別對X方向和Y方向進行掃描。ATSXP和ATSXN在X方向施加正向電壓時，在Y方向檢測到X坐標的對應值；同理ATSYP和ATSYN在Y方向施加正向電壓時，在X方向檢測到Y(jié)坐標的對應值，分別由A0和A1采集。為了減少系統(tǒng)功耗和觸摸屏所占CPU資源，只在有落筆時觸摸屏控制器才啟動掃描，通過A/D轉(zhuǎn)換得到坐標的對應值，因此需在外部設計落筆檢測電路，如圖3所示。圖中IRLML6302和IRLML2402分別為PMOSFET和NMOSFET，作為開關(guān)管控制X方向和Y方向的掃描輸出。PB7接上拉電阻，檢測落筆中斷，當有落筆時，PB7檢測到低電平，觸發(fā)中斷。PB6為中斷檢測電路的使能信號，當PB6為高電平時，中斷有效，觸摸屏掃描無效；反之中斷無效，觸摸屏掃描有效。　　　　
　　3、觸摸屏控制程序機制
　　
　　不同的操作系統(tǒng)下對觸摸屏的應用各有不同，但都包括了設備的初始化、設備讀寫及中斷響應等基本模塊。觸摸屏的驅(qū)動程序涉及到兩個中斷：落筆中斷和觸摸屏A/D轉(zhuǎn)換中斷。所包含的程序模塊有：觸摸屏初始化、落筆中斷服務程序、A/D中斷服務程序、濾波程序和坐標轉(zhuǎn)換程序。這里重點說明觸摸屏的兩個中斷。
　　
　　觸摸屏初始化程序完成外部電路的中斷設置和采樣率的設置，并將觸摸屏的A/D中斷和A/D轉(zhuǎn)換器電源關(guān)閉，使外部電路中斷有效。
　　
　　有落筆時，外部中斷被觸發(fā)，進入落筆中斷服務程序。在落筆中斷服務程序中清中斷源，關(guān)外部中斷，使外部中斷電路無效，打開觸摸屏中斷和AD轉(zhuǎn)換器電源。此時觸摸屏電路開始掃描觸摸屏。觸摸屏A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，產(chǎn)生A/D中斷，進入A/D中斷服務程序。在觸摸屏A/D中斷服務程序中，清A/D中斷，關(guān)觸摸屏A/D中斷，讀A/D轉(zhuǎn)換值。此時還要判斷落筆是否繼續(xù)，若無落筆，開外部電路中斷，使外部中斷電路有效，關(guān)A/D中斷和A/D轉(zhuǎn)換器電源，進入節(jié)能模式，如圖4（a）；若還有落筆，要繼續(xù)開觸摸屏A/D中斷，使外部中斷電路無效，觸摸屏的A/D轉(zhuǎn)換繼續(xù)進行，如圖4（b）所示。　　　　
　　由A/D轉(zhuǎn)換得到的值是觸摸屏上觸摸點的X坐標和Y坐標的值，要通過一定的方法轉(zhuǎn)換為顯示屏上的坐標。在A/D轉(zhuǎn)換時，每次由A/D轉(zhuǎn)換寄存器得到4組轉(zhuǎn)換值，可以設計一個濾波程序以提高檢測精度。
　　
　　4、程序設計
　　
　　觸摸屏的應用程序模塊有：觸摸屏初始化、落筆中斷服務程序、A/D中斷服務程序、濾波程序和坐標轉(zhuǎn)換程序。初始化程序、濾波程序和坐標轉(zhuǎn)換程序是一般常規(guī)通用程序。觸摸屏驅(qū)動程序其核心是落筆中斷和A/D轉(zhuǎn)換這兩個中斷服務程序，以下是在uc/OS操作系統(tǒng)下觸摸屏驅(qū)動程序的兩個中斷服務程序，其詳細說明見注釋。　　
　　5、結(jié)束語
　　
　　根據(jù)上述對觸摸屏工作機制的分析，筆者在實時嵌入式操作系統(tǒng)uc/OS下編寫的觸摸屏驅(qū)動程序應用于基于ARM7202的智能控制器，實踐證明系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足了在復雜的實時多任務環(huán)境中觸摸屏快速響應的要求。