15、ADC和触摸屏-S3C2440

一、概要

10 位CMOS 的ADC（模数转换器）是有8 通道模拟输入的循环类型设备。其转换模拟输入信号到10 位的数字编码，最大的转换率是在2.5MHz 转换时钟下达到500KSPS。AD 转换

器支持片上采样和保持功能及掉电模式。

触摸屏接口可以控制或选择触摸屏触点用于XY 坐标的转换。触摸屏接口包括触摸触点控制逻辑和有中断产生逻辑的ADC 接口逻辑。

 

二、触摸屏接口模式

（1） 正常转换模式

单个转换模式可能多数是使用在通用目的的ADC转换。该模式可以通过设置ADCCON（ADC控制寄存器）来初始化并且完成对ADCDAT0 的读写操作（ADC数据寄存器0）。

（2） 分离XY坐标转换模式

触摸屏控制器可以在两种转换模式中的一种模式下操作。分离的XY坐标转换模式由以下方法操作。X坐标模式写X坐标转换数据到ADCDAT0，触摸屏接口产生中断源到中断控制器。Y坐标模式写Y坐标转换数据到ADCDAT1，触摸屏接口产生中断源到中断控制器。

   XP         XM     YP          Y M

X Position Conversion  External-V  GND    AIN[5]      Hi-Z

Y Position Conversion  AIN[7]      Hi-Z   External-V  GND

（3） 自动（连续）XY坐标转换模式

自动（连续）XY坐标转换模式是如下操作，触摸屏控制器连续的转换触摸X坐标和Y坐标。在触摸控制器写X测量数据到ADCDAT0 且写Y测量数据到ADCDAT1 后，触摸屏接口产生中断源到自动坐标转换模式下的中断控制器。

XP         XM     YP          Y M

X Position Conversion  External-V  GND    AIN[5]      Hi-Z

Y Position Conversion  AIN[7]      Hi-Z   External-V  GND

（4） 等待中断模式

当光标按下，触摸屏控制器产生中断信号（INT_TC）。触摸屏控制器的等待中断模式必须设定为触摸屏接口中触点的状态（XP、XM、YP、YM）。

在触摸屏控制器产生中断信号（INT_TC），等待中断模式必须被清除。（XY_PST设置到无操作模式）。

XP         XM     YP          Y M

Waiting for interrupt Mode  pull up   Hi-Z    AIN[5]      GND

备用模式：

备用模式在ADCCON[2]置1 时激活。在此模式下，AD转换操作停止，ADCDAT0 和

ADCDAT1 寄存器保留先前的转换数据。

 

三、寄存器设置

ADCCON 0x58000000 R/W ADC控制寄存器0x3FC4

(1<<14)|(49<<6)|(3<<3):频率为1MHz，通道AIN3

ADCTSC 0x58000004 R/W ADC触摸屏控制寄存器0x58

(0<<8)|(1<<7)|(1<<6)|(0<<5)|(1<<4)|(0<<3)|(3<<0)：等待中断模式，按下

(1<<8)|(1<<7)|(1<<6)|(0<<5)|(1<<4)|(0<<3)|(3<<0)：等待中断模式，松开

(1<<3)|(1<<2)|(0<<0)：进入自动(连续) X/Y轴坐标转换模式

 

ADCDLY 0x58000008 R/W ADC开始延时寄存器0x58

ADCDAT0 0x5800000C R/W ADC转换数据寄存器

 

ADCDAT1 0x58000010 R/W ADC转换数据寄存器-

ADCUPDN 0x58000014 R/W 触摸屏指针上下中断检测寄存器0x0

四、硬件连接

 

 

五、代码分析

Makefile

 

CC = arm-linux-gcc
LD = arm-linux-ld
AR = arm-linux-ar
OBJCOPY = arm-linux-objcopy
OBJDUMP = arm-linux-objdump

INCLUDEDIR     := $(shell pwd)/include
CFLAGS         := -Wall -O2
CPPFLAGS     := -nostdinc -I$(INCLUDEDIR)
LDFLASG := -L $(shell dirname `$(CC) $(CFLAGS) -print-libgcc-file-name`) -lgcc

export     CC LD OBJCOPY OBJDUMP INCLUDEDIR CFLAGS CPPFLAGS

objs := start.o main.o uart0_init.o i2c_init.o nand.o framebuffer.o \
        lcdlib.o lcddrv.o lib/libc.a adc_ts.o

adc_ts.bin: $(objs)
    ${LD} -Tmem.lds -o adc_ts_elf $^ ${LDFLASG}
    ${OBJCOPY} -O binary -S adc_ts_elf $@
    ${OBJDUMP} -D -m arm adc_ts_elf > adc_ts.dis
    ${OBJDUMP} -dx adc_ts_elf > memory.map

.PHONY : lib/libc.a
lib/libc.a:
    cd lib; make; cd ..

%.o:%.c
    ${CC} $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

%.o:%.S
    ${CC} $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

clean:
    make clean -C lib
    rm -f adc_ts.bin adc_ts_elf adc_ts.dis *.o

第10行：nostdinc 不要在标准系统目录中寻找头文件.只搜索`-I'选项指定的目录(以及当前目录,如果合适). 结合使用`-nostdinc'和`-I-'选项,你可以把包含文件搜索限制在显式指定的目录.

第11行：指时Linux系统上的GCC库所在目录本机上。

 

adc_ts.c

/*
 * FILE: adc_ts.c
 * ADC和触摸屏的测试函数
 */

#include <stdio.h>
#include "adc_ts.h"
#include "s3c2440_addr.h"
#include "uart0_init.h"

// ADCCON寄存器

#define PRESCALE_DIS (0 << 14)
#define PRESCALE_EN (1 << 14)
#define PRSCVL(x) ((x) << 6)
#define ADC_INPUT(x) ((x) << 3)
#define ADC_START (1 << 0)
#define ADC_ENDCVT (1 << 15)

// ADCTSC寄存器

#define UD_SEN (1 << 8)
#define DOWN_INT (UD_SEN*0)
#define UP_INT (UD_SEN*1)
#define YM_SEN (1 << 7)
#define YM_HIZ (YM_SEN*0)
#define YM_GND (YM_SEN*1)
#define YP_SEN (1 << 6)
#define YP_EXTVLT (YP_SEN*0)
#define YP_AIN (YP_SEN*1)
#define XM_SEN (1 << 5)
#define XM_HIZ (XM_SEN*0)
#define XM_GND (XM_SEN*1)
#define XP_SEN (1 << 4)
#define XP_EXTVLT (XP_SEN*0)
#define XP_AIN (XP_SEN*1)
#define XP_PULL_UP (1 << 3)
#define XP_PULL_UP_EN (XP_PULL_UP*0)
#define XP_PULL_UP_DIS (XP_PULL_UP*1)
#define AUTO_PST (1 << 2)
#define CONVERT_MAN (AUTO_PST*0)
#define CONVERT_AUTO (AUTO_PST*1)
#define XP_PST(x) (x << 0)

#define NOP_MODE 0
#define X_AXIS_MODE 1
#define Y_AXIS_MODE 2
#define WAIT_INT_MODE 3


/* 设置进入等待中断模式，XP_PU,XP_Dis,XM_Dis,YP_Dis,YM_En
 * (1)对于S3C2410，位[8]只能为0，所以只能使用下面的wait_down_int，
 * 它既等待Pen Down中断，也等待Pen Up中断
 * (2)对于S3C2440，位[8]为0、1时分别表示等待Pen Down中断或Pen Up中断
 */
/* 进入"等待中断模式"，等待触摸屏被按下 */
#define wait_down_int() { ADCTSC = DOWN_INT | XP_PULL_UP_EN | \
                          XP_AIN | XM_HIZ | YP_AIN | YM_GND | \
                          XP_PST(WAIT_INT_MODE); }
/* 进入"等待中断模式"，等待触摸屏被松开 */
#define wait_up_int() { ADCTSC = UP_INT | XP_PULL_UP_EN | XP_AIN | XM_HIZ | \
                          YP_AIN | YM_GND | XP_PST(WAIT_INT_MODE); }

/* 进入自动(连续) X/Y轴坐标转换模式 */
#define mode_auto_xy() { ADCTSC = CONVERT_AUTO | XP_PULL_UP_DIS | XP_PST(NOP_MODE); }


/*
 * 使用查询方式读取A/D转换值
 * 输入参数：
 * ch: 模拟信号通道，取值为0~7
 */
static int ReadAdc(int ch)
{
    // 选择模拟通道，使能预分频功能，设置A/D转换器的时钟 = PCLK/(49+1)

    ADCCON = PRESCALE_EN | PRSCVL(49) | ADC_INPUT(ch);

    // 清除位[2]，设为普通转换模式

    ADCTSC &= ~(1<<2);

    // 设置位[0]为1，启动A/D转换

    ADCCON |= ADC_START;

    // 当A/D转换真正开始时，位[0]会自动清0

    while (ADCCON & ADC_START);

    // 检测位[15]，当它为1时表示转换结束

    while (!(ADCCON & ADC_ENDCVT));

    // 读取数据

    return (ADCDAT0 & 0x3ff);
}

/*
 * 测试ADC
 * 通过A/D转换，测量可变电阻器的电压值
 */
void Test_Adc(void)
{
    float vol0, vol1;
    int t0, t1;

    printf("\n\rMeasuring the voltage of AIN0 and AIN3, press any key to exit\n\r");
    while (!awaitkey(1000000)) // 串口无输入，则不断测试

    {
        vol0 = ((float)ReadAdc(0)*3.3)/1024.0; // 计算电压值

        vol1 = ((float)ReadAdc(3)*3.3)/1024.0; // 计算电压值

        t0 = (vol0 - (int)vol0) * 1000; // 计算小数部分, 本代码中的printf无法打印浮点数

        t1 = (vol1 - (int)vol1) * 1000; // 计算小数部分, 本代码中的printf无法打印浮点数

        printf("AIN0 = %d.%-3dV AIN3 = %d.%-3dV\r", (int)vol0, t0, (int)vol1, t1);
    }
    printf("\n\r");
}

/*
 * INT_TC的中断服务程序
 * 当触摸屏被按下时，进入自动(连续) X/Y轴坐标转换模式；
 * 当触摸屏被松开时，进入等待中断模式，再次等待INT_TC中断
 */
static void Isr_Tc(void)
{
    if (ADCDAT0 & 0x8000)
    {
        printf("\n\rStylus Up!!\n\r");
        wait_down_int(); /* 进入"等待中断模式"，等待触摸屏被按下 */
    }
    else
    {
        printf("\n\rStylus Down: ");

        mode_auto_xy(); /* 进入自动(连续) X/Y轴坐标转换模式 */

        /* 设置位[0]为1，启动A/D转换
         * 注意：ADCDLY为50000，PCLK = 50MHz，
         * 要经过(1/50MHz)*50000=1ms之后才开始转换X坐标
         * 再经过1ms之后才开始转换Y坐标
         */
        ADCCON |= ADC_START;
    }

    // 清INT_TC中断

    SUBSRCPND |= BIT_SUB_TC;
    SRCPND |= BIT_ADC;
    INTPND |= BIT_ADC;
}


/*
 * INT_ADC的中断服务程序
 * A/D转换结束时发生此中断
 * 先读取X、Y坐标值，再进入等待中断模式
 */
static void Isr_Adc(void)
{
    // 打印X、Y坐标值

    printf("\n\rxdata = %4d, ydata = %4d\r\n", (int)(ADCDAT0 & 0x3ff), (int)(ADCDAT1 & 0x3ff));

    /* 判断是S3C2410还是S3C2440 */
    if ((GSTATUS1 == 0x32410000) || (GSTATUS1 == 0x32410002))
    { // S3C2410

        wait_down_int(); /* 进入"等待中断模式"，等待触摸屏被松开 */
    }
    else
    { // S3C2440

        wait_up_int(); /* 进入"等待中断模式"，等待触摸屏被松开 */
    }

    // 清INT_ADC中断

    SUBSRCPND |= BIT_SUB_ADC;
    SRCPND |= BIT_ADC;
    INTPND |= BIT_ADC;
}

void ISR(void)
{
    if (SUBSRCPND & BIT_SUB_TC)
        Isr_Tc();

    if (SUBSRCPND & BIT_SUB_ADC)
        Isr_Adc();
}

/*
 * 测试触摸屏，打印触点坐标
 */
void Test_Ts(void)
{
    //isr_handle_array[ISR_ADC_OFT] = AdcTsIntHandle; // 设置ADC中断服务程序

    INTMASK &= ~BIT_ADC; // 开启ADC总中断

    INTSUBMSK &= ~(BIT_SUB_TC); // 开启INT_TC中断，即触摸屏被按下或松开时产生中断

    INTSUBMSK &= ~(BIT_SUB_ADC); // 开启INT_ADC中断，即A/D转换结束时产生中断


    // 使能预分频功能，设置A/D转换器的时钟 = PCLK/(49+1)

    ADCCON = PRESCALE_EN | PRSCVL(49);

    /* 采样延时时间 = (1/3.6864M)*50000 = 13.56ms
     * 即按下触摸屏后，再过13.56ms才采样
     */
    ADCDLY = 50000;

    wait_down_int(); /* 进入"等待中断模式"，等待触摸屏被按下 */

    printf("\n\rTouch the screem to test, press any key to exit\n\r");
    getc();

    // 屏蔽ADC中断

    INTSUBMSK |= BIT_SUB_TC;
    INTSUBMSK |= BIT_SUB_ADC;
    INTMASK |= BIT_ADC;
}

 

六、运行

 

以下为能直接运行的二进制文件，下载到Nand Flash Black0 直接以Nand Flash运行。

 

 adc_ts.rar