摘要： 詳細分析在Nucleus下觸摸屏驅動程序的開發(fā)，針對觸摸屏控制芯片ADS7846，分析其配置、工作原理，以及如何加載到操作系統(tǒng)中。這些方法為手機，PDA觸摸屏驅動的開發(fā)有一定的借鑒意義
關鍵詞：RTOS Nucleus 觸摸屏 ADS7846
Nucleus 是一款優(yōu)秀的嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），具有搶占式和時間片輪轉任務調度方式，主要用在時間苛刻的嵌入式應用當中。大約95％的Nucleus用ANSI C 寫成，作為一個庫加載到應用代碼當中。目前手機行業(yè)有很多使用Nucleus。
1． 觸摸屏控制電路的硬件結構
觸摸屏控制電路主要有一下四部分組成：進行數(shù)據(jù)處理、控制功能的MCU，一個四線電阻式觸摸屏和控制芯片ADS7846, 以及顯示觸摸點坐標的顯示部分。
在這里主要對觸摸屏的硬件電路和驅動設計做一個較詳細的介紹
ADS7846是美國TI公司推出的一款四線制電阻式觸摸屏控制器，通過機械式觸摸，可以迅速得到觸摸點位置信號。它是一種典型的帶有連續(xù)逼近型寄存器的A/D轉換器，內部自帶2.5V參考電壓，一個和微處理器相連的SPI接口，同時具有測量溫度、觸摸壓力和電池電壓的功能，有可編程的8位或12位的分辨率。在2.7V電壓和125kHz的轉換速率下， 功耗僅為750uW，在 power down 模式下僅為0.5uW。由于這些優(yōu)良的性能，在移動設備中有大量的應用。下表為控制器的主要引腳
引腳名
功能描述
+Vcc
邏輯正電源
X+,Y+
接觸摸屏正電極
X-,Y-
接觸摸屏負電極
GND
接地
Vbat
電源監(jiān)控輸入端
PENIRQ
中斷輸出端
Vref
參考電壓輸入輸出端
DOUT
串行數(shù)據(jù)輸出端
DCLK
外部時鐘輸入端
DIN
串行數(shù)據(jù)輸入端
BUSY
忙信號輸出端(低電平有效)
CS
片選
工作原理： 圖2是觸摸屏控制器和MCU的連接電路圖。當ADS7846檢測到觸摸屏被按下時，它就會產(chǎn)生一個中斷信號（PENIRQ為低電平）給MCU，MCU選中ADS7846控制器（CS為低），然后通過串行口DIN向ADS7846發(fā)送8位控制字，此后DOUT在DCLK的下降沿得到12位的輸出。圖3為ADS7846在每次轉換為24個時鐘周期下的時序圖。
2．Nucleus下ADS7846的驅動設計
驅動設計的目的是將觸摸坐標即時的轉換為顯示坐標，直接在LCD屏上顯示出來，然后經(jīng)過輸入識別軟件的處理（例如漢王的識別軟件），識別出輸入的字符，漢字等。
2．1 當觸摸屏按下時，會產(chǎn)生一個中斷，應當為ADS7846配置一個中斷。在Nucleus下，中斷分兩種，Low level 中斷（Lisr）和High level 中斷（Hisr），一般的中斷服務程序在Hisr當中處理。一個較為復雜的，多任務嵌入式系統(tǒng)當中，中斷服務程序（優(yōu)先級比普通任務的優(yōu)先級高）不能占用太多的時間，否則可能會導致其他任務不能及時得到響應。例如在觸摸屏中斷服務程序的處理，在較壞的情況下，觸摸屏可能一直被按下去，其Hisr就會占用很多的資源，導致別的任務（例如一個手機應用當中，可能導致接受電話的任務不能處理，而這是不能讓人接受的，不能想象當你寫短信時不能接受電話的情況，）所以當中斷服務程序需要占用CPU較多的處理時間時，一般要在另外激活一個任務，由任務調度機制來處理和系統(tǒng)中其他任務的關系，它的流程圖如圖四所示，實踐證明，這種處理方法是較好的處理方法。
2．2 這里不打算對怎么創(chuàng)建一個Lisr,Hisr和激活一個任務做太多的介紹，詳細可以看Nucleus的文檔。重點介紹ADS7846的驅動程序的處理和如何將所得數(shù)據(jù)在LCD上正確顯示出來。
2．2．1 ADS7846處理程序的流程圖如圖五所示
ADS7846在計算觸摸坐標時有兩種方式，single ended模式和difference 模式。Single ended模式利用ADS7846內部參考電壓或者外部參考電壓，得出的結果是一個電壓的AD結果。 Difference 不需要內部或者外部的參考電壓，這種模式得出的結果是觸摸點在觸摸屏位置上的百分比。這種模式可以消除參考電壓波動對換算結果的影響。 2．2．2 ADS7846換算結果在LCD屏幕上的映射
假設LCD是個160 x 128 像素大小的屏幕，如圖六所示，假設A點的坐標為（0，0），那么可知道B，C，D是（128，0），（0，160），（128，160）。通過ADS7846得出A，B，C，D的轉換結果分別是（Xa，Ya），（Xb，Yb），（Xc，Yc），（Xd，Yd），再得出屏幕中任意點X轉換結果（Xx，Yx），那么X的坐標（x,y）可以通過下式算出來：
X＝Xb －Xa＝Xd －Xc
得出觸摸屏的一系列坐標以后，作為手寫識別軟件的輸入，就可得出輸入的漢字，字符等。
3. 結論
本文簡單介紹了Nucleus下觸摸屏驅動的開發(fā)，由于當前觸摸屏的應用越來越廣泛，嵌入式系統(tǒng)的應用范圍也越來越廣，將對其他嵌入式系統(tǒng)下驅動的開發(fā)有一定的借鑒意義。
4．本文提供了部分源代碼。
