基于ARM的LCD觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計
廣州大學(xué) 劉曉芳 劉建群 張海雄 詹鹿鳴
摘要： 本文設(shè)計的基于S3C44BOX的人機交互界面是一種可定制、簡單易用、性能優(yōu)良的通用型人機交互界面，能很好地解決上述問題。
Abstract：
Key words :
隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品也越來越現(xiàn)代化，普遍要求可視化操作。LCD觸摸屏低耗能．散熱小，成本低，纖薄輕巧，外形尺寸小，安裝容易。使用LCD觸摸屏作為工業(yè)設(shè)備的輸入輸出設(shè)備既能達(dá)到可視化的要求，方便現(xiàn)場操作，又能降低產(chǎn)品的成本。而在產(chǎn)品的整體設(shè)計過程中，人機交互界面的設(shè)計往往占據(jù)著很大一部分工作，這樣，不但極大地增加了產(chǎn)品的開發(fā)成本瓶且延長了產(chǎn)品的上市周期。本文設(shè)計的基于S3C44BOX的人機交互界面是一種可定制、簡單易用、性能優(yōu)良的通用型人機交互界面，能很好地解決上述問題。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)主要包括三個部分，分別為PC機、S3C4480X微處理器和LCD觸摸屏模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
本系統(tǒng)為基于 S3C44BOX的工業(yè)設(shè)備提供交互接口，通過該系統(tǒng)可以給工業(yè)設(shè)備提供一個可視化的人機界面。來自PC機的定制好的界面信息存儲在ARM的FLASH存儲器內(nèi)。在應(yīng)用當(dāng)中，當(dāng)微處理器接收到觸摸屏按鍵信息時，對工業(yè)設(shè)備進行控制。同時微處理器也對LCD進行界面的刷新，這樣以完成人機交互。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
圖2 系統(tǒng)硬件電路原理圖
2．1 LCD觸摸屏模塊OCMJ15x20D介紹
本系統(tǒng)顯示部分采用的是OCMJ15x20D (320x240點陣)D系列中文液晶濕示模塊，其中OCMJ表示奧可拉中文集成模塊。這是一個中英文文字與繪圖模式的點陣液晶屁示模塊，內(nèi)建 512KByte的ROM字形碼，可以顯示中文字型、數(shù)字符號、英日歐文等字母，并且內(nèi)建雙圖層(Two Page)的顯爪內(nèi)存。在文字模式中，可接收標(biāo)準(zhǔn)中文文字內(nèi)碼直接顯示中文，而不需要進入繪圖模式以繪圖方式描繪中文，提升液晶顯示中文之效率。該模塊整合了多項的實用界面，包含內(nèi)建的10-Bit ADC．提供觸控屏接口。OCMJ15X20D(V3.2)的觸摸屏是用FM7843控制的，該控制器已集成在模塊上，模塊已留出FM7843的控制線供客戶使用(OCMJ15X20D上的J5腳)，可直接使用3V供電而不需外接負(fù)電壓。
模塊FM7843是四線電阻式觸摸屏輸入控制芯片。它是一款具有同步串行接口的12位采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在125kHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750μW．而在關(guān)閉模式下的功耗僅為0．5μW。它具有低功耗和高速等特性，因此被廣泛應(yīng)用。引腳X+、Y+、X-、Y-是轉(zhuǎn)換器模擬輸入端，DCLK是外部時鐘輸入；CS是片選端：DIN是串行輸入，其控制數(shù)據(jù)通過該引腳輸入；DOUT是串行數(shù)據(jù)輸出．用于輸出轉(zhuǎn)換后的觸摸位置數(shù)據(jù)。最大數(shù)為二進制的4095；IN3、IN4是輔助輸入；PENIRQ是 PEN中斷引腳。其中，S3C44BOX共使用6條與FM7843接口相連。
2．2 系統(tǒng)的工作原理
OCMJ15x20D 模塊內(nèi)置LCD控制器，并將觸摸屏安裝在LCD液品屏上，設(shè)計相應(yīng)的控制電路對LCD和觸摸屏控制。當(dāng)用戶操作觸摸屏?xí)r，模塊FM7843控制芯片對觸摸點進行檢測，并把檢測到的信息送出轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，以供S3C44BOX處理器讀取。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計及實現(xiàn)
3．1 系統(tǒng)軟件介紹
用戶可以根據(jù)實際應(yīng)用中的控制系統(tǒng)的需要及控制系統(tǒng)與人機交互界面的約定，通過PC機上的可視化人機界面定制軟件，定制好整個界面信息。然后把定制好的界面信息下載到ARM的Flash中，就可以輕松地實現(xiàn)人機界面的定制。在應(yīng)用中，ARM處理器通過直接操作I/O口與人機交互界面系統(tǒng)進行交互，讀取觸摸屏信息。然后根據(jù)讀取的信息執(zhí)行相應(yīng)的操作。系統(tǒng)的軟件部分由用戶引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序組成。系統(tǒng)運行后，由用戶引導(dǎo)程序決定是執(zhí)行界面信息的更新還是正常運行。若執(zhí)行界面信息的更新，則系統(tǒng)通過相關(guān)函數(shù)接收界面定制信息并保存在Flash中，然后通過本地讀取新的界面定制信息建立鏈表網(wǎng)絡(luò)；若正常運行，則直接從本地瀆取舊的界面定制信息建立鏈表網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能則包括觸摸屏輸入處理及界面的顯示。用戶通過本系統(tǒng)可以對工業(yè)設(shè)備所有與軟件相關(guān)的參數(shù)進行配置。
3.2 程序設(shè)計
3.2.1 界面的定制與顯示
界面的定制足通過建立網(wǎng)絡(luò)鏈表的方式實現(xiàn)的。構(gòu)建好鏈表網(wǎng)絡(luò)后就進入應(yīng)用程序階段，即系統(tǒng)進入正常運行狀態(tài)。通過系統(tǒng)中設(shè)定當(dāng)前屏指針、當(dāng)前項指針及已構(gòu)建的鏈表網(wǎng)絡(luò)等來實現(xiàn)人機交互界面的操作。
4 結(jié)語
本文充分利用OCMJ15x20D 以及S3C44BOX內(nèi)置資源，設(shè)計了ARM處理器控制LCD觸摸屏的軟硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可定制特性。它不僅僅能夠方便用戶的對機床的操作，而且也使得開發(fā)人員對界面的修改即對產(chǎn)品的升級變得簡單、快捷。此設(shè)計為人機交互系統(tǒng)提供了一種實際的解決方案，也可應(yīng)用到其他嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。
創(chuàng)新點：
1、充分利用S3Cd4BOX的強大功能以及OCMJ15x20D內(nèi)置LCD驅(qū)動器資源，完成了LCD觸摸屏的驅(qū)動，設(shè)計了 S3C44BOX控制彩色顯示屏及四線電阻式觸摸屏組成的人機交互界面控制系統(tǒng)。
2、操作界面的可定制性使得該軟件系統(tǒng)廣泛用于同類產(chǎn)品設(shè)計中，同時也方便開發(fā)人員對產(chǎn)品進行升級。大大縮短二次軟件開發(fā)的周期。
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