基于ARM微處理器的液晶觸摸屏接口設計

　　摘要： 作為人機交互的重要手段，液晶觸摸屏使用越來越多，基于微控制器與觸摸屏的接口技術在工業控制、智能家電等領域得到應用廣泛，開發微控制器與液晶觸摸屏的接口技術是智能電子產品設計的重要工作；介紹了一款液晶觸摸屏系統的總體設計方案、電路接口和編程方法；該系統由T FT 液晶屏模塊、觸摸屏和ARM 微處理器控制板組成；TFT 液晶模塊內置SSD1289 控制器，尺寸3.2 英寸、分辨率240×320 像素；觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS 7843 組成；控制板采用ARM7 微處理器LPC2148 為控制核心；測試和工程實踐結果表明，所設計的軟、硬件達到了各項要求，并且具有操作方便、穩定性好、性價比高等技術特點，有較好的推廣應用價值。

　　0 引言

　　人機交互界面的種類較多，如鍵盤、數碼管顯示器、液晶顯示器及帶觸摸的液晶屏等。決定人機交互接口方式的主要因素是成本和實際應用的需要。近十年來，液晶觸摸屏以功耗低、重量輕、精度高和良好的人機界面等技術特點， 在電子設備特別是手持類電子產品中得到了普遍應用。帶觸摸的液晶屏，只要能測量出觸摸點的坐標位置，即可根據屏上對應坐標點的顯示內容或圖符獲知觸摸者的意圖， 通過微處理器處理聲音、圖像、文字及觸摸輸入控制等信息，使之成為能進行信息存取、輸入和輸出的集成系統。基于微控制器與液晶模塊的硬件接口設計及軟件編程在智能系統設計中有著重要的應用價值。ARM 微處理器，運算速度快、資源豐富、性價比高，是當前較為流行的嵌入式控制器。本文介紹的一款基于ARM7微處理器LPC2148 接口的3.2 寸液晶觸摸屏，具有精度高、彩色顯示逼真、應用靈活等特點，可作為中高檔電子產品字符、圖像的顯示及人機對話的窗口。

　　1 總體設計方案

　　系統的總體設計方案如圖1 所示。液晶觸摸屏系統由31 2寸TFT 液晶屏模塊、觸摸屏和ARM 微處理器控制板組成。

　　觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843 組成，觸摸傳感部件安裝在LCD 液晶屏前面，用于檢測用戶觸摸位置，用戶觸摸信息送往ADS7843 控制器，并轉換成觸點坐標，送給ARM7 控制板，LPC2148 微處理器與液晶及觸摸模塊相連接，根據接收到的觸摸信息，進行信號運算和處理，輸出蜂鳴器等控制信號，控制液晶屏實現用戶畫面和數據的顯示。

　　圖1 液晶觸摸屏系統總體設計方案

　　2 電路及原理

　　2.1 液晶觸摸屏原理及ADS7843 觸摸控制電路

　　原理如圖2 所示。

　　U1為3.2 英寸TFT液晶模塊，+3.3V 供電；內置SSD1289 液晶控制器；液晶屏分辨率為240×320 像素；屏幕顏色26 萬色；屏幕尺寸為57mm×79mm， 有效顯示面積為51mm×65mm.SSD1289 液晶控制器由16 位并行數據接口、內部控制器和LCD 驅動器組成。液晶數據傳輸方式為16 位并行方式，LPC2148 的16 根I/ O 口線分別接液晶模塊的DB0~DB15.PWM 為亮度驅動控制輸入，經9013 三極管放大后作為液晶背光。

　　觸摸屏部分由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843（ U2） 組成。

　　【詳情參閱：基于ARM微處理器的液晶觸摸屏接口設計】

　　ARM7與FPGA在工業控制中的應用

　　工業控制中往往需要完成多通道故障檢測及多通道命令控制(這種多任務設置非常普遍)，單獨的CPU芯片由于其外部控制接口數量有限而難以直接完成多路檢控任務，故利用ARM芯片與FPGA相結合來擴展檢控通道是一個非常好的選擇。這里介紹用Atmel公司ARM7處理器(AT91FR40162)和ALTERA公司的低成本FPGA芯片(cyclone2)結合使用完成多通道檢控任務的一種實現方法。

　　各部分功能簡介

　　圖1為此系統的結構連接框圖。如圖所示，ARM芯片與FPGA芯片之間通過數據總線、地址總線及讀寫控制線相連，而與終端PC則通過串口通信;FPGA與目標設備通過命令控制總線和故障檢測總線相連。

　　圖1 系統結構框圖

　　1 故障檢測和命令控制部分

　　故障檢測：檢測通道的故障(正常)信號以高(低)電平方式指示，其一旦有故障產生就會保持高電平不變直到故障排除。針對這種特征，在ARM控制器端采用定時中斷循環查詢方式來判斷故障通道的狀態。定時中斷程序通過對ARM 地址總線在FPGA中進行譯碼而順序鎖定被檢測通道的電平值，然后再經數據總線傳回ARM進行判斷，最后將判斷結果送至遠程終端。采用主機查詢方式而不采用故障中斷方式出于兩個原因：一方面是通?？刂菩酒獠恐袛嘣从邢?多數為4個外部中斷源)，對于多目標中斷信號檢測顯然是困難的;另一方面，由于檢測通道或設備受到短時干擾而產生電平隨機反轉，造成故障中斷觸發，而中斷觸發后又無法在通道電平恢復正常時撤銷故障信號，故而形成虛假報警。

　　命令控制：ARM芯片先判斷主控端發來的控制命令，然后通過地址總線和數據總線將命令狀態發送至經FPGA地址譯碼鎖定的控制通道上。

　　【詳情參閱：ARM7與FPGA在工業控制中的應用】