基于DSP芯片與觸摸屏的接口控制

以DSP(數(shù)字信號處理)芯片和FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)為核心的無線數(shù)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(qū)域定位LPS、智能遙控探測等高科技領(lǐng)域。我們在此基礎(chǔ)上增加了液晶顯示和觸摸屏控制，從而實現(xiàn)文字和圖形信息的編輯和無線傳送，使該產(chǎn)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(shù)采樣轉(zhuǎn)換器，具有單一電源供電、完全降功耗模式、轉(zhuǎn)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(chǎn)品設(shè)計簡介

液晶采用Microtips Technology Inc．公司的型號為MTG－32240X的中小規(guī)模液晶顯示器(圖形方式為320x240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(xiàn)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(shù)據(jù)，然后FPGA內(nèi)部邏輯將顯示數(shù)據(jù)送到液晶屏上進行顯示。DSP對觸摸屏的轉(zhuǎn)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(wù)，然后將需要顯示的數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)(外部數(shù)據(jù)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(xiàn)筆輸入掌上電腦的功能。再結(jié)合無線數(shù)字擴頻通信平臺就能實現(xiàn)文字和圖形信息的無線傳送。該產(chǎn)品能用于記者在通訊不便的現(xiàn)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(zhuǎn)換器有4路模擬信號輸入通道和獨特的在線低阻開關(guān)，它允許由未選中的輸入通道為外部線路提供電源和地?？窟@樣的輸入結(jié)構(gòu)和參考電壓設(shè)定，ADS7843能極大地消除內(nèi)部開關(guān)電阻帶來的轉(zhuǎn)換誤差，這種誤差是這類轉(zhuǎn)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(shè)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(wěn)定電源，轉(zhuǎn)換器內(nèi)X＋、X－和Y＋、Y－的低阻開關(guān)對轉(zhuǎn)換精度有一定影響。DFR模式不管內(nèi)部開關(guān)電阻如何變化，其轉(zhuǎn)換結(jié)果總是與外部電阻成比例，它完全克服了內(nèi)部開關(guān)的影響，但是當轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)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(guān)S模仿PDA筆尖按壓觸摸屏時動態(tài)短接X、Y軸兩層電阻的位置。Y位置進行轉(zhuǎn)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(shù)字信號處理器(DSP)，用DSP的同步串行口與ADS7843轉(zhuǎn)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(fā)模式或連續(xù)模式進行數(shù)據(jù)收發(fā)。當使用外部時鐘時，具有寬范圍的操作速度。如果使用內(nèi)部時鐘，其速度固定為DSP時鐘頻率的1/2。

經(jīng)測量，觸摸屏Ｘ方向的轉(zhuǎn)換值為從大到小(Xmax至Xmin)，Y方向的轉(zhuǎn)換值為從小到大(Ymin至Ymax)。觸摸屏X、Y方向的轉(zhuǎn)換值必須與320x240的液晶顯示相對應(yīng)，因此X、Y向的轉(zhuǎn)換值必須按下式計算：

y＝y(tǒng)－Yminx320/Ymax－Ymin　
x＝Xmax－ｘx240／Ymax－Xmin　

DSP同步串口每次發(fā)送1個字(16位)，而ADS7843的控制字為8位，從圖4轉(zhuǎn)換時序可以看出DIN的后8位是零。因此，Y值轉(zhuǎn)換的控制字為＃9300H，X值轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換開始時，轉(zhuǎn)換器立即恢復(fù)正常工作，不需要延時等待電源上升，每次轉(zhuǎn)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(tài)。電流通過100k歐姆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(fā)出啟動轉(zhuǎn)換命令。在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換值必須在液晶上相應(yīng)位置正確顯示。由于轉(zhuǎn)換器每次開機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換值作為基準。