1、觸摸屏在S3C2410上的應(yīng)用實(shí)例日期：2006-8-26來源：中國電子愛好者家園  作者：867字體：大 中 小 摘要：給出S3C2410上觸摸屏的實(shí)現(xiàn)原理、硬件結(jié)構(gòu)和軟件程序；對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)軟件濾波的實(shí)現(xiàn)方法。其算法使用C語言實(shí)現(xiàn)，可移植到任何操作系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序中。     關(guān)鍵詞：觸摸屏 S3C2410 濾波引言隨著個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、瘦容戶機(jī)等的普及，觸摸屏作為終端與用戶交互的媒介，在我們的生活中使用得越來普遍。觸摸屏分為電阻式、電容式、聲表面波式和紅外線掃描式等類型，使用得最多的是4線電阻式觸摸屏。本文以三星公司ARM9內(nèi)核芯片

2、S3C2410觸摸屏接口為基礎(chǔ)，通過外接4線電阻式觸摸屏構(gòu)成硬件基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了觸摸屏面圖板程序。1 觸摸屏原理S3C2410接4線電阻式觸摸屏的電路原理如圖1所示。整個(gè)觸摸屏由模向電阻比和縱向電阻線組成，由nYPON、YMON、nXPON、XMON四個(gè)控制信號(hào)控制4個(gè)MOS管（S1、S2、S3、S4）的通斷。S3C2410有8個(gè)模擬輸入通道。其中，通道7作為觸摸屏接口的X坐標(biāo)輸入（圖1的AIN7），通道5作為觸摸屏接口的Y坐標(biāo)輸入（圖1的AIN5）。電路如圖2所示。在接入S3C2410觸摸屏接口前，它們都通過一個(gè)阻容式低通濾器濾除坐標(biāo)信號(hào)噪聲。這里的濾波十分重要，如果傳遞給S3C24

3、10模擬輸入接口的信號(hào)中干擾過大，不利于后續(xù)的軟件處理。在采樣過程中，軟件只用給特殊寄存器置位，S3C2410的觸摸屏控制器就會(huì)自動(dòng)控制觸摸屏接口打開或關(guān)閉各MOS管，按順序完成X坐標(biāo)點(diǎn)采集和Y坐標(biāo)點(diǎn)采集。2 S3C2410觸摸屏控制器S3C2410觸摸屏控制器有2種處理模式：X/Y位置分別轉(zhuǎn)換模式。觸摸屏控制器包括兩個(gè)控制階段，X坐標(biāo)轉(zhuǎn)換階段和Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換階段。X/Y位置自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式。觸摸屏控制器將自動(dòng)轉(zhuǎn)換X和Y坐標(biāo)。本文使用X/Y位置自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式。3 S3C2410觸摸屏編程由于觸摸屏程序中參數(shù)的選取優(yōu)化需要多次試驗(yàn)，而加入操作系統(tǒng)試驗(yàn)參數(shù)，每次編譯下載耗費(fèi)時(shí)間過多，不易于試驗(yàn)的進(jìn)行，因而我

4、們直接編寫裸機(jī)觸摸屏程序。三星公司開放了S3C2410測(cè)試程序2410test(可在三星網(wǎng)站下載)，提供了觸摸屏接口自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式的程序范例ts_auto.c,見本刊網(wǎng)站。本文在此范例的基礎(chǔ)上編寫了觸摸屏畫圖板程序在顯示屏上畫出觸摸筆的流走痕跡。針對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)采樣時(shí)產(chǎn)生的噪聲，本文采用噪聲濾波算法，編寫了相應(yīng)的噪聲濾波程序，濾除干擾采樣點(diǎn)。整個(gè)觸摸屏畫圖板程序的處理流程如圖3所示。31 程序初始化初始化觸摸屏控制器為自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式。其中寄存器ADCDLY的值需要根據(jù)具體的試驗(yàn)選取，可運(yùn)行本文提供的程序看畫線的效果來選取具體的參數(shù)。觸摸屏中斷處理程序Adc_or_TsAuto是判斷觸摸屏是否被按下了。觸

5、摸屏被按下，給全局變量 Flag_Touch賦值為Touch_Down，否則賦值為Touch_Up。    初始化脈寬調(diào)制計(jì)時(shí)器（PWM TIMER），選擇計(jì)時(shí)器4為時(shí)鐘，定義10ms中斷1次，提供觸摸屏采樣時(shí)間基準(zhǔn)，即10ms觸摸屏采樣1次。計(jì)數(shù)器中斷處理程序Timer4Intr 中判斷Flag_Touch被賦值為Touch_Down，則給全局變量gTouchStartSample置位，以控制觸摸屏采樣。之后清除觸摸屏中斷和計(jì)時(shí)器中斷屏蔽位，接受中斷響應(yīng)，同時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。32 觸摸屏采樣程序如果gTouchStartSample為TRUE，觸摸屏接口開始對(duì)坐

6、標(biāo)X和Y的模擬量進(jìn)行采樣，根據(jù)試驗(yàn)選取適合的的采集次數(shù)。本文中使用9次采集，分別記入到ptxTouchSample和ptyTouchSample數(shù)組中， TouchSample為采集次數(shù)。為了減少運(yùn)算量，將ptx和pty分別分三組取平均值，存儲(chǔ)在px3和py3中。這里以處理X坐標(biāo)為例：px0=(ptx0+ptx1+ptx2)/3;px1=(ptx3+ptx4+ptx5)/3;px2=(ptx6+ptx7+ptx8)/3;計(jì)算以上三組數(shù)據(jù)的差值：dlXDiff0=px0-px1;dlXDiff1=px1-px2;dlXDiff2=px2-px0;然后對(duì)上述差值取絕對(duì)值，所得結(jié)果簡稱絕對(duì)差值：dl

7、XDiff0=dlXDiff0>0?dlXDiff0:-dlXDiff0;dlXDiff1=dlXDiff1>0?dlXDiff1:-dlXDiff1;dlXDiff2=dlXDiff2>0?dlXDiff2:-dlXDiff2;判斷上述計(jì)算的色對(duì)差值是否都超過差值門限，如果這3個(gè)絕對(duì)差值都超過門限值，判定這次采樣點(diǎn)為野點(diǎn)，拋棄采樣點(diǎn)，程序返回等待下次采樣。其中的差值門限需要根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試得到，本文取值為2。找出其中絕對(duì)差值最小的2組數(shù)據(jù)，再將它們作平均，同時(shí)賦值給tmx:if(dlXDiff0<dlXDiff1)if(dlXDiff2<dlXDiff0)tmx=(

8、px0+px2>>1);elsetmx=(px0+px1)>>1);else if(dlXDiff2<dlXDiff1)tmx=(px0+px2)>>1);elsetmx=(px1+px2)>>1);圖3    函數(shù)Touch_Coordinate Conversion完成觸摸屏采樣值轉(zhuǎn)換成顯示坐標(biāo)，根據(jù)不同的硬件有不同的轉(zhuǎn)換方法。本觸摸屏采樣坐標(biāo)及顯示坐標(biāo)如圖4、圖5所示。其中 TOUCH_MAX_X和TOUCH_MIN_X是觸摸屏X坐標(biāo)采樣值的最大和最小值；Y坐標(biāo)同理?？梢赃\(yùn)行本文程序，同時(shí)使用觸摸筆在觸摸

9、屏的4個(gè)角取得最大最小采樣值。這里使用的是320×240的TFT屏，所以TOUCH_X值為320。下面是X坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換程序：Touch_CoordinateConversio(int*px)TmpX=(tmx>=TOUCH_MAX_X)?(TOUCH_MAX_X):*px;TmpX-=TOUCH_MIN_X;TmpX=(TmpX)?TmpX:0;*px=(TmpX*TOUCH_X)/(TOUCH_MAX_X-TOUCH_MIN_X);3.3 坐標(biāo)濾波程序坐標(biāo)濾波程序Touch_Pen_filtering，考慮人機(jī)界面中對(duì)觸摸屏的操作有3種：*觸摸筆在觸摸屏上的位置不變；*觸摸筆在

10、觸摸屏上連續(xù)滑過；*觸摸筆在觸摸屏上有大幅度的跳躍。假設(shè)三次連續(xù)采樣時(shí)刻為T1、T2、T3（T3>T2>T1），采樣間隔為 10ms。由于采樣間隔遠(yuǎn)小于人的反應(yīng)時(shí)間，所以在前兩種操作模式下，如果采樣點(diǎn)有效，將T1和T3時(shí)刻的采樣值作平均。其平均值和T2時(shí)刻的采樣值比較一般不會(huì)大于某個(gè)門限，否則判定此次采樣點(diǎn)為野點(diǎn)。而對(duì)于第三種模式下，采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)會(huì)有很大的跳變。跳變過程中的數(shù)據(jù)是不穩(wěn)定的，雖然記入了數(shù)據(jù)，但被判定成無效的采樣點(diǎn)，所以需要在程序中定義一個(gè)靜態(tài)數(shù)組x2記錄相鄰的兩次采樣數(shù)據(jù)。只有當(dāng)前后數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定一段時(shí)間，才認(rèn)為這時(shí)的采樣點(diǎn)有效。程序中使用的間隔門限FILTER_LIMI

11、T是需要經(jīng)過試驗(yàn)來選取的。這里只給出X坐標(biāo)的濾波過程。/*px為T3時(shí)刻的采樣值，count是記錄連續(xù)有效采樣點(diǎn)次數(shù)的靜態(tài)變量，標(biāo)志當(dāng)前數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定時(shí)間，一旦發(fā)現(xiàn)大于/FILTER_LIMIT,count的值又要從0開始計(jì)數(shù)。Int Touch_Pen_filtering(int *px)BOOL retVal;Static int count=0;count+;/如果連續(xù)有效采樣點(diǎn)次數(shù)大于2次，開始進(jìn)行濾波算法if(count>2)count=2;/將T3時(shí)刻采樣值和T1時(shí)刻采樣值作平均TmpX=(x0+*px)/2;/計(jì)算平均值和T2時(shí)刻采樣值的差值dx=(x1>TmpX)?(

12、x1-TmpX):(TmpX-x1);    /如果差值大于門限值，說明T3的采樣值無效，判為野點(diǎn)返回值為FALSE。為了避免過大的跳躍，認(rèn)為觸摸筆坐標(biāo)沿變，使用T2時(shí)刻采樣值來代替本次采樣點(diǎn)，同時(shí)靜態(tài)變量x中的數(shù)據(jù)不變，count重新開始記錄連續(xù)有效采樣點(diǎn)次數(shù)if(dx>FIL TER_LIMIT)*px=x1;retVal=FLASE;count=0;/否則采樣點(diǎn)有效返回值為TRUE，將T3的采樣點(diǎn)記入到x1中，T2的采樣點(diǎn)移到x0中elsex0=x1;x1=*px;retVal=TRUE;else/連續(xù)有效采樣次數(shù)小于2，將T3的采樣值記入到x1，T2的采樣值移動(dòng)到x0，并不進(jìn)行濾波處理x0=x1;x1=*px;retVal=FLASE;return retVal;34 后續(xù)處理經(jīng)過上述的篩選和濾波，如果被判定采樣值有效，則將其濾波值送給操作系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理，否則程序返回，等待下一次采樣。在2410 test程序中，可以結(jié)合LCD的畫