PDF《基于FS7803的五线触摸屏控制器的设计与实现》

作者简介:于乐淼(1983~),男,黑龙江大庆人,苏州大学硕士研究生,研究方向为嵌入式、软件工程.

基于FS7803的五线触摸屏控制器的设计与实现 于乐淼 (苏州大学,江苏 苏州 215021) 摘要:介绍了触摸屏的结构及原理,以FS7803USB控制芯片和ADS7845触摸屏控制芯片实现五线触摸屏设计方案. 底端由ADS7845进行数据的采集,然后经由FS7803,通过USB将信息传递到PC机器. 关键词:FS7803;

ADS7845;

触摸屏 中图分类号:TP211+ .5 文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2008)12-0068-02

0 引言 触摸屏作为一种新兴的电脑输入设备, 它的特点是简单、 方便、自然.其应用范围非常广阔,本文所介绍的是基于FS7803 为主控芯片设计的触摸屏控制器.将五线触摸屏与触摸屏控制 器连接,触摸屏控制器通过USB接口和PC机连接,从而达到使 PC高端软件能够通过USB对触摸屏控制器中的参数进行设置p 修改的目的.

1 相关硬件设计 1.1 硬件介绍 FS7803是一款完全符合USB2.0标准并且集成8051内核,具 有高速处理能力的8位MCU,其时钟频率高达60MHz,内嵌16K- Byte的SRAM, 百分之百兼容8051编程标准,8位可编程IO口,. 用户可以通过 USB将代码下载到EEPROM/Flash中, 当MCU上 电工作时会通过I2C接口或SPI接口将EEPROM/Flash中的代码 自动装载到FS7803内部的SRAM中运行. ADS7845是一款具有12位取样模数转换、低导通电阻模拟 开关的同步串行接口芯片.在125kHz转换速率和2.7V电压下的 功耗为750μW, 而在关闭模式下的功耗仅为0.5μW . 因此, ADS7845以其低功耗高速率的特性,被广泛应用在小型手持设 备触摸屏上. ADS7845采用SSOP-16引脚封装形式, 温度范围 是-40℃~+85℃. 五线电阻式触摸屏, 其主要原理是利用压力感应进行控 制.电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电 阻薄膜屏,这是一种多层的复合薄膜,它以一层玻璃或硬塑料 平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属导电层(镍金涂层 材料),上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、 它的内表面也涂有一层涂层、在它们之间有许多细小的(小于 1/1000inch)透明隔离点把两层导电层隔开绝缘. 当手指触摸 屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化, 在X和Y两个方向上产生信号,然后传送到触摸屏控制器. 控制 器侦测到这一接触并计算出(X,Y)的位置,再根据模拟鼠标的 方式运作. 1.2 相关硬件连接 硬件部分主要分为FS7803控制芯片、ADS7845模数转换芯 片、触摸屏3部分. FS7803与ADS7845转换芯片是通过SPI进行相互通信的, 其具体引脚连接如图1所示. 图1 FS7803和ADS7845引脚连接 1.3 触摸屏与ADS7845硬件连接 5线触摸屏与ADS7845的接口是:UL (上左屏驱动器),UR (上右屏驱动器),LR (下右屏驱动器),LL (下左屏驱动器)和GND(地)以及WIPER(屏输入). 触摸屏与ADS7845控制器的基 本连接如图2所示.

2 触摸屏Firmware的设计 2.1 触摸屏模块结构图 Touch Panel控制板主要包含了USB模块、SPI模块以及I2C 模块,其具体结构如图3所示. 2.2 Firmare设计思想 Touch panel Firmware的设计思想:首先,要通过USB控制 传输,让PC能够发现设备建立通讯;

其次,准确地采集坐标数 据,当手指(或者笔尖)触摸到触摸屏时,ADS7845就会产生一 个中断信号,FS7805接收到这个中断信号后, 就会通过FS7805 的SPI接口对ADS7845发送控制命令获得触摸点的坐标;

最后, 软件导刊Software Guide 第7卷%第12期2008年12 月Vol.7 No.12 Dec.

2008 第12 期图3 Touch Panel控制板结构 图2 触摸屏与ADS7845引脚连接 通过USB总线将坐标数据发送给PC, 采用的是USB的中断传 输. I2C模块用于应用软件的一些参数读写. Firmware的函数流 程如图4所示. 图4 Firmware的函数流程 2.2.1 初始化 主要包括对CPU、SPI、I2C和USB的初始化,FS7805的工作 频率为30MHz,由于ADS7845的SPI频率最高可为125KHz,所以 设FS7805 SPI的传输频率为120KHz. 2.2.2 USB控制传输 主要用于完成USB的控制传输,包括标准的控制命令以及 自定义的控制命令. 在这个过程中,会通过FS7805的I2C接口读 取EEPROM中4点校正的坐标数据, 这些坐标数据都会存在 EEPROM的最后128字节内. 2.2.3 中断响应 在外 部中断0的响应函 数中,会对从触摸屏采集到的 坐标 数据进行滤波,然后将坐标数据发送给 PC. 在手指(或笔尖)离开触摸屏这 个过程中,通过SPI我们采集到的坐 标数据会快速增大,所以必须对坐 标数据进行滤波. 以X坐标为例,定义一个数组Spi_Read_Data_X [8], 采集X坐标数据8次依次放入数组 Spi_Read_Data_X[readxnum++% 8] 中,然后将数组最前面的两个数据 平均,放入缓冲中进行发送,接下 来就是每采集进来一个数据就对最先进来的两个数据平均. 2.2.4 坐标数据的采集 采用的是FS7805的SPI接口, 通过向ADS7845发送控制字 节ControlByte获取坐标数据, 采用的是循环发送控制字节15 次,返回最后一次采集的坐标数据.通过调试等待14次后,采集 的数据是比较稳定的. 2.2.5 发送结束符 为了让驱动知道手指(或笔尖)已经离开触摸屏了. Firmware 主要有CtrlReq.C、Fw.C、Main.C、TouchCmd.C、SPI. C以及I2C.C等文件组成. CtrlReq.C文件用于实现USB的控制传 输;

Fw.C文件用于实现USB数据的传送;

Main.C文件包含主循 环以及外部中断0的响应函数;

TouchCmd.C文件自定义了一些 控制命令;

SPI.C文件实现了对坐标数据的采集;

I2C.C文件实现 了对EEPROM的读写操作.

3 结束语 本项目采用8位FS7803增强型51芯片作为USB控制芯片和 ADS7845作为模数转换芯片,总体功能很强大,成本较低,而且 五线触摸屏具有很高的精确度和耐用性.测试结果证明了该设 计的可行性,触摸屏控制器能够稳定可靠地工作. 参考文献: [1] 李方园.触摸屏工程应用[M].北京:电子工业出版社,2008. [2] 汤竞南,沈国琴.51单片机开发与实例[M].北京:人民邮电出版 社,2008. [3] 张运刚,宋小春.从入门到精通:触摸屏技术与应用[M].北京:人 民邮电出版社,2007. (责任编辑:杜能钢) 于乐淼:基于 FS7803 的五线触摸屏控制器的设计与实现

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