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(yǔ)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。

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AIN[7]），通道5作為觸摸屏接口的Y坐標(biāo)輸入（圖1的AIN[5]）。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S3C2410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：

①X/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。

②X/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www.dpj.com.cn。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。

3．1 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)。

3．2 觸摸屏采樣程序

如果gTouchStartSample為TRUE，觸摸屏接口開始對(duì)坐標(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ptx[TouchSample]和pty[TouchSample]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px[3]和py[3]中。這里以處理X坐標(biāo)為例：

px[0]=(ptx[0]+ptx[1]+ptx[2])/3;

px[1]=(ptx[3]+ptx[4]+ptx[5])/3;

px[2]=(ptx[6]+ptx[7]+ptx[8])/3;

計(jì)算以上三組數(shù)據(jù)的差值：

dlXDiff0=px[0]-px[1];

dlXDiff1=px[1]-px[2];

dlXDiff2=px[2]-px[0];

然后對(duì)上述差值取絕對(duì)值，所得結(jié)果簡(jiǎn)稱絕對(duì)差值：

dlXDiff0=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=((px[0]+px[2]>>1);

}

else{

tmx=((px[0]+px[1])>>1);

}

}

else if(dlXDiff2<dlXDiff1){

tmx=((px[0]+px[2])>>1);

}

else{

tmx=((px[1]+px[2])>>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。可以運(yùn)行本文程序，同時(shí)使用觸摸筆在觸摸屏的4個(gè)角取得最大最小采樣值。這里使用的是320