嵌入式微处理器ARM7202触摸屏接口设计

　　1 引言

　　嵌入式系统中触摸屏越来越广泛地应用。不同的应用领域触摸屏的设计方式也各不相同，一般有以下三种：⑴应用触摸屏模块。触摸屏模块提供标准的硬件接口与应用系统(一般为PC或X86架构的工控机)相连，安装驱动程序后即可工作，基本无需开发;⑵扩展触摸屏控制器。这是嵌入式系统中设计触摸屏普遍使用的方法，常用的触摸屏控制芯片有ADS7843、ADS7846等，这些芯片内部集成了A/D转换器和触摸屏的驱动电路，同时要设计一定的软件;⑶与前面方式⑵相仿，有些处理器集成了A/D转换器，通过IO口模拟触摸屏的驱动信号也可实现触摸屏的控制。

　　随着芯片技术的发展，处理器内部集成的资源越来越丰富，有些芯片内部已经集成了触摸屏控制器。如韩国现代半导体公司的32位ARM处理器ARM7202(HMS30C7202)芯片，其内部集成了电阻式触摸屏控制器。ARM7202集成了ARM7TDMI CPU核、存储器管理单元(MMU)、8KB高速缓冲存储器(Cache),主频达70MHz。是一高性能嵌入式处理器。除触摸屏控制器外，其片内还包含了其他丰富的资源，如LCD控制器、SDRAM控制器、中断控制器、DMA 控制器等[1]。ARM7202与触摸屏的接口在软/硬件设计上有些与前面三种不同的方面。

　　2 硬件设计

　　2.1 电阻触摸屏原理

　　电阻触摸屏是一多层的复合膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层塑料层，它的内表面也涂有一层透明的导电层，在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开绝缘，如图1。当手指触摸屏幕时，平常绝缘的两层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器检测到这个接触后，其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，另一导电层将接触点的电压引至控制器进行A/D转换，得到电压值后与5V相比即可得触摸点的Y轴坐标，如图2。同理得出X轴的坐标。这是所有电阻触摸屏共同的基本原理。

　　2.2 ARM7202与触摸屏的接口

　　ARM7202片上资源包含触摸屏控制器，用于控制4线电阻式触摸屏。在5路A/D转换通道中A0和A1是用于触摸屏坐标采集的，同时芯片提供ATSXP、ATSXN、ATSYP和ATSYN四根扫描线分别对X方向和Y方向进行扫描。ATSXP和ATSXN在X方向施加正向电压时，在Y方向检测到X坐标的对应值;同理ATSYP和ATSYN在Y方向施加正向电压时，在X方向检测到Y坐标的对应值，分别由A0和A1采集。为了减少系统功耗和触摸屏所占CPU资源，只在有落笔时触摸屏控制器才启动扫描，通过A/D转换得到坐标的对应值，因此需在外部设计落笔检测电路，如图3所示。图中IRLML6302和IRLML2402分别为PMOSFET和NMOSFET，作为开关管控制X方向和Y方向的扫描输出。PB7接上拉电阻，检测落笔中断，当有落笔时，PB7检测到低电平，触发中断。PB6为中断检测电路的使能信号，当PB6为高电平时，中断有效，触摸屏扫描无效;反之中断无效，触摸屏扫描有效。