基于DSP芯片与触摸屏的接口控制

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以DSP(数字信号处理)芯片和FPGA(现场可编程逻辑门阵列)为核心的无线数字扩频通信平台是无线扩频通信的一个开放式平台，可用于无线接入、无线图像和音频传送、移动INTERNET、精确区域定位LPS、智能遥控探测等高科技领域。我们在此基础上增加了液晶显示和触摸屏控制，从而实现文字和图形信息的编辑和无线传送，使该产品用途更加广泛。
ADS7843是专用于4线电阻式触摸屏的12位模/数采样转换器，具有单一电源供电、完全降功耗模式、转换速度快的特点。ADS7843大量用在电池供电PDA(Personal Digital Assistants和手持便携式装置中。

1 液晶触摸屏控制产品设计简介
液晶采用Microtips Technology Inc．公司的型号为MTG－32240X的中小规模液晶显示器(图形方式为320x240点)。触摸屏控制器采用香港BURR－BROWN公司的ADS7843。对FPGA进行逻辑编程可实现液晶显示控制器的功能。用FPGA定时中断DSP(约占DSP工作时间的5%)获取外部RAM的显示数据，然后FPGA内部逻辑将显示数据送到液晶屏上进行显示。DSP对触摸屏的转换信号进行处理和计算以及完成各种文字和图形的编辑任务，然后将需要显示的数据送入显示缓冲区(外部数据RAM)。也就是说，用DSP和FPGA来控制液晶的显示和文字、图形信息的编辑处理，并能接收触摸屏信号，从而实现笔输入掌上电脑的功能。再结合无线数字扩频通信平台就能实现文字和图形信息的无线传送。该产品能用于记者在通讯不便的现场进行文字和图形的实时编辑和采访报道以及在移动过程中需要进行文字和图形信息无线传送的地方。

2 ADS7843的工作原理
ADS7843的工作电压Vcc为2.7~5V，参考电压Vref在1V至Vcc之间均可。转换器有4路模拟信号输入通道和独特的在线低阻开关，它允许由未选中的输入通道为外部线路提供电源和地。靠这样的输入结构和参考电压设定，ADS7843能极大地消除内部开关电阻带来的转换误差，这种误差是这类转换器的主要误差来源。＋REF至－REF(图2)之间参考电压的大小决定了模拟输入电压的范围。参考电压设置有两种工作模式：SER(single－ended reference和DFR


(differential reference。SER模式需要低噪声、低波动的稳定电源，转换器内X＋、X－和Y＋、Y－的低阻开关对转换精度有一定影响。DFR模式不管内部开关电阻如何变化，其转换结果总是与外部电阻成比例，它完全克服了内部开关的影响，但是当转换器的转换频率很高时增加了功耗。图1中，X＋、X－和Y＋、Y－之间横排和竖排的电阻代表电阻式触摸屏。开关S模仿PDA笔尖按压触摸屏时动态短接X、Y轴两层电阻的位置。Y位置进行转换时，X＋作为模拟输入(见图2)。


ADS7843的控制字见表1。



3 DSP与ADS7843的接口控制
我们采用美国TI公司性价比很高的TMS320F206作为数字信号处理器(DSP)，用DSP的同步串行口与ADS7843转换器相连接。DSP与ADS7843的连接如图3所示。DSP的同步串口有两个4字深度的先入先出缓冲器，突发模式或连续模式进行数据收发。当使用外部时钟时，具有宽范围的操作速度。如果使用内部时钟，其速度固定为DSP时钟频率的1/2。
经测量，触摸屏Ｘ方向的转换值为从大到小(Xmax至Xmin)，Y方向的转换值为从小到大(Ymin至Ymax)。触摸屏X、Y方向的转换值必须与320x240的液晶显示相对应，因此X、Y向的转换值必须按下式计算：
y＝y－Yminx320/Ymax－Ymin　
x＝Xmax－ｘx240／Ymax－Xmin　
DSP同步串口每次发送1个字(16位)，而ADS7843的控制字为8位，从图4转换时序可以看出DIN的后8位是零。因此，Y值转换的控制字为＃9300H，X值转换的控制字为＃0D300H。BUSY信号作为DSP同步串口的同步信号，BUSY信号下跳沿启动串口输入。ADS7843转换器的转换值为12位，DSP同步串口一次接收1个字(16位)，右移4位即可得到转换值。DSP程序框图如图5所示。


4 ADS7843的笔中断控制
ADS7843采用笔中断控制时能极大地降低功耗，从750μW到低于0.5μW。控制字中最后两位PD1、PD0全为零时，ADS7843进入笔中断降功耗模式。当新的转换开始时，转换器立即恢复正常工作，不需要延时等待电源上升，每次转换都是有效的。ADS7843进入降功耗模式后，按压触摸屏时Y－MOSFET提供电流通道，其它三个MOSFETS(X＋、X－、Y＋)处于高阻态。电流通过100k欧姆电阻和中断二极管从Y－MOSFET到地。这时/PEN变成低电位，DSP必须检测到这个信号并发出启动转换命令。在转换期间，DSP必须维持/PEN一直为低。

5 触摸屏与液晶显示的配合
当PDA笔按压触摸屏时，ADS7843的转换值必须在液晶上相应位置正确显示。由于转换器每次开机的转换值略有偏差，因此，为了准确定位，每次开机时重新得到X、Y值范围。方法是开机时依次在液晶屏四角显示定位点，将得到的触摸屏的转换值作为基准。