s3c2440的触摸屏应用与校正

触摸屏是当今最流行的一种人机交互接口，它被广泛地应用于手机等消费类电子产品中，目前这种技术有向PC机方向发展的趋势。基于原理的不同，触摸屏可以分为电阻式、电容式、表面声波式等。电阻式是应用较广的一种触摸屏，它的原理是通过测量横向和纵向的电阻值来获得触点的坐标。

 

s3c2440集成了4线制电阻式的触摸屏接口，触点坐标的检测是通过A/D转换来实现的。s3c2440一共有4种触摸屏接口模式，其中，自动（连续）XY坐标转换模式和等待中断模式应用地比较常见。等待中断模式是在触笔落下时产生一个中断，在这种模式下，A/D触摸屏控制寄存器ADCTSC的值应为0xD3，在系统响应中断后，XY坐标的测量模式必须为无操作模式，即寄存器ADCTSC的低两位必须清零。自动（连续）XY坐标转换模式是系统依次转换触点的X轴坐标和Y轴坐标，其中X轴坐标值写入寄存器ADCDAT0的低10位中，Y轴坐标写入寄存器ADCDAT1的低10位中，在这种模式下，系统同样会产生中断信号。在一般情况下，为实现触摸屏功能，先是设置为等待中断模式，在产生中断后，再设置为自动（连续）XY坐标转换模式，依次读取触点的坐标值。在实现触摸屏功能的过程中，除了上面介绍的几个寄存器外，还会用到以下寄存器。寄存器ADCTSC的第8位能够实现是触笔落下中断还是触笔抬起中断，如果写过基于视窗应用程序的人对这一点会很熟悉，它就好像单击鼠标操作一样，一次单击操作包括两个动作：按下和释放，这两个动作可以完成不同的命令。寄存器ADCTSC的第3位可以选择上拉电阻的使能，在等待中断模式下，上拉电阻要有效，在触发中断后，上拉电阻要无效。寄存器ADCTSC的第2位用于选择自动（连续）XY坐标转换模式。触笔抬起/落下中断状态寄存器ADCUPDN的低2位能够判断触笔在何种状态下引起的中断。A/D延时寄存器ADCDLY可以设置开始中断到真正开始A/D转换这段时间的延时长度，它的时钟源频率为3.68MHz。

 

       在开始实现触摸屏功能之前，还需要解决一个问题，那就是触摸屏的校正。触摸屏和LCD是两种不同的物理器件。对于一个分辨率为320×240的LCD，它的宽度为320个像素，高度为240个像素。而触摸屏处理的数据是点的物理坐标，该坐标是通过触摸屏控制器采集得到的。要想实现触摸屏上的物理坐标与LCD上的像素点坐标一一对应上，两者之间就需要一定的转换，即校正。而且电阻式触摸屏由于自身的原因参数会发生变化，因此需要经常性的校正。比较常见的校正方法是三点校正法，它的原理是：

 

       设LCD上每个点PD的坐标为[XD,YD]，触摸屏上每个点PT的坐标为[XT,YT]。要实现触摸屏上的坐标转换为LCD上的坐标，需要下列公式进行转换：

XD＝A×XT＋B×YT＋C

YD＝D×XT＋E×YT＋F

因为其中一共有六个参数（A,B,C,D,E,F），因此只需要三个取样点就可以求得这六个参数。这六个参数一旦确定下来，只要给出任意触摸屏上的坐标点PT，代入这个公式，就可以得到它所对应的LCD上像素点的坐标PD。具体的求解过程就不细讲，只给出最终的结果。已知LCD上的三个取样点为：PD0,PD1,PD2，它们所对应的触摸屏上的三个点为：PT0,PT1,PT2。A,B,C,D,E,F这六个参数最终的结果都是一个分式，而且都有一个共同的分母，为：

              K＝(XT0－XT2)×(YT1－YT2)－(XT1－XT2)×(YT0－YT2)

那么这六个参数分别为：

              A＝[(XD0－XD2)×(YT1－YT2)－(XD1－XD2)×(YT0－YT2)] / K

              B＝[(XT0－XT2)×(XD1－XD2)－(XD0－XD2)×(XT1－XT2)] / K

              C＝[YT0×(XT2×XD1－XT1×XD2)＋YT1×(XT0×XD2－XT2×XD0)＋YT2×(XT1×XD0－XT0×XD1)] / K

              D＝[(YD0－YD2)×(YT1－YT2)－(YD1－YD2)×(YT0－YT2)] / K

              E＝[(XT0－XT2)×(YD1－YD2)－(YD0－YD2)×(XT1－XT2)] / K

              F＝[YT0×(XT2×YD1－XT1×YD2)＋YT1×(XT0×YD2－XT2×YD0)＋YT2×(XT1×YD0－XT0×YD1)] / K

 

       下面的程序是实现触摸屏功能的简单实例——以触点为中心，绘制出一个红色的边长为10个像素的正方形。触点的坐标是用下面方法得到的：当触笔落下时，进入中断，然后读取触点处的坐标，直到触笔的抬起，才退出该次中断。由于触摸屏需要校正，因此在使用之前需要进行校正处理。但并不是每次使用都要校正，只要坐标没有发生漂移，就不需要再次校正。所以在进行一次校正后，只要把那几个参数保存起来，下次需要时直接使用上次保存下来的参数即可。在这里，我们利用EEPROM来保存这几个参数，即A,B,C,D,E,F,K分别保存在以0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80为首地址内存的连续4个字节空间内，另外内存地址0x1F保存一个标识信息，当为0x6A时，表示这几个参数已计算并保存好了，只需从上述内存地址中读取参数就行，而当为其他值时，就需要进行校正。校正时，需要三个取样点，在这里我们选取LCD上的(32,24)，(160,216)，(288,120)为这三个取样点，我们在这三个取样点上画一个十字（如下图所示），只需要依次点击这三个点，即可完成触摸屏的校正。

 

……  ……

volatile U32 LCD_BUFFER[LCD_HEIGHT][LCD_WIDTH];

unsigned char iic_buffer[8];

unsigned char devAddr=0xa0;

int A,B,C,D,E,F,K;

 

volatile int xdata, ydata;

 

int flagIIC;            //IIC标志

int flagTS;             //触摸屏标志

……  ……

 

//触摸屏中断

void __irq ADCTs(void)

{

       rADCTSC = (1<<3)|(1<<2);         //上拉电阻无效，自动连续XY坐标转换模式开启

       rADCDLY = 40000;                    //延时

      

       rADCCON|=0x1;                 //开始A/D转换

 

       while(rADCCON & 0x1)

;                                  //检查A/D转换是否开始

       while(!(rADCCON & 0x8000))

;                                  //等待A/D转换的结束

             

       while(!(rSRCPND & ((U32)0x1<<31)))     

;                                  //判断A/D中断的悬挂位

 

       xdata=(rADCDAT0&0x3ff);                //读取X轴坐标

ydata=(rADCDAT1&0x3ff);                //读取Y轴坐标

     

       flagTS = 1;            //置标志

     

      rSUBSRCPND|=0x1<<9;

       rSRCPND = 0x1<<31;

       rINTPND = 0x1<<31;         

       rINTSUBMSK=~(0x1<<9);

       rINTMSK=~(0x1<<31);                            //清A/D中断，开启A/D中断屏蔽

                      

       rADCTSC =0xd3;                //再次设置等待中断模式，这一次是判断触笔的抬起

       rADCTSC=rADCTSC|(1<<8);             //设置触笔抬起中断

 

       while(1)         //等待触笔的抬起

       {

              if(rSUBSRCPND & (0x1<<9))     //检查A/D触摸屏中断悬挂

              {

                     break;                   //如果触笔抬起，则跳出该循环

              }

       }    

      

       rADCDLY=50000;

       rSUBSRCPND|=0x1<<9;

       rINTSUBMSK=~(0x1<<9);

       rSRCPND = 0x1<<31;

       rINTPND = 0x1<<31;                 //再次清A/D中断，开启A/D中断屏蔽

       rADCTSC =0xd3;                //设置等待中断模式，为下一次触笔的落下做准备

}

 

//绘制“十”字型

void drawCross(U32 x,U32 y,U32 color)

{

       int i;

       for(i=x-10;i

              PutPixel(i,y, color);

       for(i=y-10;i

              PutPixel(x,i, color);

}

 

//触摸屏校正

void TSCal(void)

{

       int i=0;

       int xt[3],yt[3];

       Brush_Background(0,0,LCD_WIDTH,LCD_HEIGHT,0xFFFFFF);

       drawCross(32,24,0xFF0000);

       Draw_ASCII(36,28,0xFF0000,one);

       drawCross(160,216,0xFF0000);

       Draw_ASCII(164,220,0xFF0000,two);

       drawCross(288,120,0xFF0000);

       Draw_ASCII(292,124,0xFF0000,three);

 

       //依次读取三个采样点的坐标值

       for(i=0;i<3;i++)

       {    

              while(flagTS==0)

                     delay(500);

              xt[i]=xdata;

              yt[i]=ydata;

              flagTS=0;             

       }

 

//计算参数

       K=(xt[0]-xt[2])*(yt[1]-yt[2])-(xt[1]-xt[2])*(yt[0]-yt[2]);

       A=(32-288)*(yt[1]-yt[2])-(160-288)*(yt[0]-yt[2]);

       B=(xt[0]-xt[2])*(160-288)-(32-288)*(xt[1]-xt[2]);

       C=yt[0]*(xt[2]*160-xt[1]*288)+yt[1]*(xt[0]*288-xt[2]*32)+yt[2]*(xt[1]*32-xt[0]*160);

       D=(24-120)*(yt[1]-yt[2])-(216-120)*(yt[0]-yt[2]);

       E=(xt[0]-xt[2])*(216-120)-(24-120)*(xt[1]-xt[2]);

       F=yt[0]*(xt[2]*216-xt[1]*120)+yt[1]*(xt[0]*120-xt[2]*24)+yt[2]*(xt[1]*24-xt[0]*216);

}

 

//把一个32位整型转换为4个8位字节型，并写入EEPROM中

void wrTStoIIC(int coef,unsigned char address)

{

       iic_buffer[0]=(unsigned char)((coef&0xFF000000)>>24);

       iic_buffer[1]=(unsigned char)((coef&0x00FF0000)>>16);

     iic_buffer[2]=(unsigned char)((coef&0x0000FF00)>>8);

     iic_buffer[3]=(unsigned char)(coef&0x000000FF);

     wr24c02a(address,iic_buffer,4);

}

 

//读取EEPROM中的4个8位字节，并把它们组合成一个32位的整型。

int rdTStoIIC(unsigned char address)

{

       int temp;

       rd24c02a(address,iic_buffer,4);

       temp=(iic_buffer[0]<<24)|(iic_buffer[1]<<16)|(iic_buffer[2]<<8)|(iic_buffer[3]);

       return temp;

}

 

void Main(void)

{

      

LCD_Init();   

rLCDCON1|=1;

   

rADCDLY=50000;               //设置延时

       rADCCON=(1<<14)+(9<<6);              //设置A/D预分频

 

       rADCTSC=0xd3;                 //设置触摸屏为等待中断模式。

 

       pISR_ADC = (U32)ADCTs;

      

……  ……

 

flagTS = 0;

       flagIIC = 1;

 

       //读取EEPROM中的标志地址内容，用于判断触摸屏校正的参数是否已计算并保存好

       rd24c02a(0x1F,iic_buffer,1);

 

       if(iic_buffer[0]!=0x6A)        //如果触摸屏的校正参数没有计算并保存，重新校正

{

       TSCal();

              rINTMSK=~((0x1<<31)|(0x1<<27));          //开启IIC中断屏蔽

              iic_buffer[0]=0x6A;

              wr24c02a(0x1F,iic_buffer,1);                     //置“触摸屏校正参数计算并保持好”的标志信息

              delay(3000);                        //等待一段时间，一定要有，否则EEPROM不能正确读写

              wrTStoIIC(A,0x20);

              delay(3000);

            wrTStoIIC(B,0x30);

            delay(3000);

            wrTStoIIC(C,0x40);

            delay(3000);

              wrTStoIIC(D,0x50);

              delay(3000);

              wrTStoIIC(E,0x60);

              delay(3000);

              wrTStoIIC(F,0x70);

              delay(3000);

              wrTStoIIC(K,0x80);

             

       }

       else                //如果触摸屏校正参数已准备好，则直接读取

       {

              A=rdTStoIIC(0x20);

              delay(3000);

              B=rdTStoIIC(0x30);

              delay(3000);

              C=rdTStoIIC(0x40);

              delay(3000);

              D=rdTStoIIC(0x50);

              delay(3000);

              E=rdTStoIIC(0x60);

              delay(3000);

              F=rdTStoIIC(0x70);

              delay(3000);

              K=rdTStoIIC(0x80);

       }

     

       Brush_Background(0,0,LCD_WIDTH,LCD_HEIGHT,0xFFFFFF);

  

while(1)

{

              if(flagTS)

       {

                     flagTS=0;

              xLcd = (A*xdata+B*ydata+C)/K;                //计算X轴坐标

                     yLcd = (D*xdata+E*ydata+F)/K;                //计算Y轴坐标

              Brush_Background(xLcd-5,yLcd-5,xLcd+5,yLcd+5,0xFF0000);        //绘制正方形

       }

       delay(1000000);

}

}

 

 

       本文介绍的程序要略显复杂一些，这里对触摸屏校正和中断再做一总结：

1、一般地，在第一次使用触摸屏时，需要校正一次，以后可以不再校正，除非发生了明显的漂移。我们是把校正参数存储在EEPROM中，下次再使用时，只需读取该组数据即可。EEPROM中的0x1F地址用于存储校正参数标识信息，在已经校正过的情况下，该位内容为0x6A，这样在下次开机使用触摸屏时，只要读取该位内容，就可知道触摸屏是否已校正，没有校正则需要进行校正，已经校正过了则无需再重复校正了。

2、先设置等待中断模式，以等待触摸屏中断的发生，当中断发生并进入中断以后，再转换为自动连续XY坐标转换模式，可正确读取触点的坐标值。在中断程序中，当触笔落下时进入中断，当触笔抬起时退出中断，程序只记录触笔落下时触点的坐标值。

 

该段程序的演示图如下：

 

from:http://blog.csdn.net/zhaocj/archive/2010/04/21/5510536.aspx