基于STR750和TSC触摸屏接口设计
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触摸屏技术经过十几年发展已经成为一个方便、经济人机界面输入手段,广泛应用于手机、掌上电脑、车载设备及银行ATM等领域。依据工作原理不一样,触摸屏能够分为电阻式、红外式、
电容式和声表面波式4种类型,其中应用最为广泛是电阻式触摸屏。本文讨论2种电阻式触摸屏接口设计,分别为触摸屏和ARMSTR750直接连接及其经过专用触摸屏检测器件连接。
1器件介绍
1．1电阻式触摸屏分类和工作原理
电阻式触摸屏分为四线和五线2种形式。其中四线电阻式触摸屏因为造价低廉和便于实现,在工业和掌上设备中得到了广泛使用。电阻式触摸屏本质是电阻分压器,
触摸屏由2层被绝缘层隔开电阻层组成。当有触摸动作按下时,2层电阻层因形变达成电气连接,从而经过A／D检测2层电阻层间电压值来确定触摸点位置。
1．2STR750
STR750是意法半导体企业生产基于ARM7TDMI—S32位RISCCPU。STR750最高主频可达60MHz,
1．3TSC
TSC是TI企业生产采取TSSOP一16封装四线电阻式触摸屏控制芯片,集成了多个功效模块,含有测量电量、片上温度和触摸压力等功效,经过I2C总线和单片机连接。
TSC是一款基于命令控制触摸屏检测器件,经过I2C总线发送控制命令来控制芯片采集X轴、Y轴和Z轴压力等相关量。
1．4触摸屏和单片机接口分类
触摸屏和单片机接口有利用专用触摸屏检测芯片和利用单片机本身A／D转换来检测触摸屏位置这两种方法。利用专用触摸屏检测芯片检测触摸屏位置时,单片机和专用芯片经过总线进行通信,接口外围电路简单,受外界干扰小,精度较高,但专用芯片使用增加了成本。利用单片机本身A／D转换检测时,单片机直接连接触摸屏进行A／D检测,接口外围电路较复杂,受外界干扰大,精度较差,但成本较低。
2触摸屏和STR750接口
2．1利用STR750自带A／D转换
STR750能够经过本身推挽输出,在触摸屏X轴和Y轴上施加电压。当输出电压施加在X轴上时,利用STR750A／D采样Y+轴电压来获取Y轴坐标值;当输出电压施加在Y轴上时,
A／D采样X+轴电压来获取X轴坐标值。
STR750P0．01引脚经过电阻R1连接X+。当需要在X轴上施加电压时,PO．01引脚输出+5V电压。PO．02引脚为STR750ADC通道O,直接连接X+。当在Y轴上施加电压时,经过PO．02读取X轴坐标。P1．12引脚连接在X一上,当需要在X轴上施加电压时接地。STR750P1．13引脚经过电阻R2连接Y+,当需要在Y轴上施加电压时,P1．13引脚输出+5V电压。P1．04引脚为STR750ADC通道9,
直接连接Y+。当在X轴上施加电压时,经过P1．04读取Y轴坐标。P1．14引脚连接在Y一上,
当需要在Y轴上施加电压时接地。触摸屏和STR750连接图1所表示。
系统开始运行后,将P0．01和P1．12配置为推挽输出低电平(即令X+和X一两个端口接地),
P1．14配置为输入悬浮并保持悬浮态(即在Y+上施加5V电压),P1．04配置为模拟输入。P0．02配置为模拟输入,P1．13配置为输入上拉保持高电平并检测外部触摸动作,
假如系统采取中止方法检测触摸屏按下,则需将P1．13配置为外部下降沿触发中止,那么系统开始运行后,
假如有触摸动作,Y+上电压经过X+和X一连接到地,从而触发P1．13引脚外部下降沿中止。
外部下降沿触发中止后,系统经过一段时间消抖操作,开始检测X轴坐标。此时,
将P0．01引脚配置为推挽输出高电平,在X+上施加电压,并将P1．13引脚配置为输入悬浮,
去除在Y+上施加电压。经过对P1．04引脚A／D采样,读取目前触摸点X轴坐标。读取完成后,将P0．01和P1．12引脚配置为输入悬浮,去除X轴方向施加电压,并将P1．13配置为推挽输出高电平,P1．14配置为推挽输出低电平,即在Y轴方向上施加电压。经过对PO．02引脚进行A／D采样,读取到目前触摸点Y轴坐标。这么,就完成了一次对目前触摸点坐标轴采样过程。循环读取坐标轴数值,经过计算平均值及剔除野值得到触摸屏坐标值。输出坐标值后,将每个引脚状态配置为初始状态,
等候下一次中止发生。
这里需要注意是,在变换X轴和Y轴方向上电压时,需要在变换电压方向后加入一段延时,等候电压稳定,使A／D变换后读取到值迫近真实值。经过STR750引脚配置变换来读取X轴和Y轴坐标值方法含有结构简单、易实现、成本低等优势,可用于通常手指触摸界面。假如需要高精度手写操作,
或触摸屏和STR750之间有较长电缆连接,这时就需要用到专门触摸屏检测芯片。
2．2利用专用触摸屏芯片
TSC参考连接图2所表示。
STR750向TSC发送控制字节来控制TSC操作。其中d7～d4是配置位,用来配置目前TSC操作类型;d3～d2是节能位,用来配置是否打开内部参考电压和ADC;d1为精度控制位,
用来选择12位采样精度或8位采样精度;d0位为保留位。TSC控制命令格式以下:
TSC上电后,由STR750经过I2C总线向TSC发送控制命令,其中配置位为“测量X轴坐标”,发送该控制命令使TSC进入等候状态。当TSC检测到有触摸按下事件,会在IRQ引脚产生下降沿电平,从而触发STR750下降沿中止。进入中止后,经过消抖延时,STR750向TSC发送控制命令,
配置位为“测量X轴坐标”。经过读取TSC状态获取X轴坐标值。下一步,STR750向TSC发送控制命令,配置位为“测量y轴坐标”,经过读取TSC状态获取Y轴坐标值。至此,完成一次读取X轴和Y轴坐标操作。这么读取若干次坐标轴,经过计算平均值和剔除野值得到触摸屏坐标值。
整个过程中控制命令节能位和精度控制位分别一直保持为“在2次转换间节能”和“12位采样精度”。这里需要注意是,在发送控制命令读取坐标轴2次操作之间需要一段延时以取得比较正确A／D采样值,通常最少延时10μs。
3总结
本文针对四线式触摸屏和单片机间2种形式接口进行了讨论,这2种方案均达成了很好实际使用效果。不一样设计思绪适适用于不一样应用领域,以达成节省成本、
降低功耗和提供满足需求触摸屏检测精度等目标。