触摸屏驱动设计毕业设计Word文档格式.docx

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驱动；

Designtouchscreen-driven

Abstract

Touchscreenasanewcomputerinputdevice,itisahuman-computerinteraction,whichisthemostsimple,convenientandnature.Itgivesthemediaanewface,itisannewattractiveinteractivemultimediaequipment.TouchscreenusewidelyinChina,mostinpublicinformationinquiries;

suchasthebusinessinquiryofTelecommunicationsBureau,InlandRevenue,banks,electricpowersector;

theinquiryofcitystreetsinformation;

alsoappliestotheleadershipofoffice,industrialcontrol,militarycommand,videogames,songalacarte,multimedia,andotherrealestatesale.soon,touchscreenwillgointoourfamily.Nodoubttouchscreengivespeopleagreatofconvenience,andinembeddedsystemsitshowswell,ithasGoodperformanceandstableoperation,highaccuracy.Ithasapositiveandwide-rangingsignificance.

Human-computerinteractionwithtouchscreen,simpleoperationandhighinputrate,graduallyreplacethekeyboardinembeddedcomputersystemsasacommoninputdevice,andtouchscreenapplicationisbasedonitsdriver,sodevelopmentthedriveroftouchscreenhaveanimportantsignificance.

Meanwhile,intheembeddedfield,Linuxopensourceoperatingsystemlicensingmodel,easytocustomize,easytocutandgraft,whichmakestheLinuxamostpopularoperatingsysteminembeddeddevelopmentplatformandapplicationplatform.

ARMprocessorshasmanyfeature,suchashighperformance,lowcost,highefficiencyandconvenienceoftouchscreenflexibility,savespace,visual,usedinlargerotatingmachineryfaultdiagnosis,trendpredictioninstrumentsystem,significantlyimprovedtheperformanceoftraditionalinstruments.

Inthispaper,implementedusingtheembeddedLinuxoperatingsystembasedonthedesignofS3C2410Aprocessortouch-screen.

Keywords：

ARM9；

Linux；

touch-screen；

drive；

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

日期：

导师签名：

日期：

前言

本设计的主要任务是利用嵌入式实验箱设计一个触摸屏驱动设计。

通过本次设计，一方面，综合考查学生对专业知识的掌握程度和灵活应用的能力；

另一方面，锻炼学生自学能力和分析问题、处理问题的能力。

触摸屏是嵌入式系统最基本的用户交互设备之一,触摸屏按工作原理的不同分为表面声波屏、电容屏、电阻屏和红外屏几种。

触摸屏设备的主要功能是随时报告用户触摸,并标识触摸的坐标,在每次触摸时,通过中断实现。

随着国内外各种嵌入式产品的开发和推广,嵌入式技术越来越与人们的生活紧密结合。

根据英国电气工程师协会的定义，嵌入式系统是指控制、监视或辅助机器设备运行的装置。

从1971年由Intel公司推出有史以来第一颗微处理器4004开始，嵌入式系统已经历了三十多年的发展，并进入了与计算机系统同样举足轻重的重要阶段。

目前嵌入式系统已成为以高速CPU和嵌入式操作系统为核心的软硬件综合系统。

系统兼容性好，效率高，而且具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口及用户界面等功能。

而要使用这些触摸屏，就需要与之对应的驱动程序，才能使之正常运作。

驱动程序的作用非同小可，是使计算机和设备可以进行通信的一种特殊程序，相当于硬件的接口，操作系统只有通过它，才能控制硬件设备正常工作，如果某设备的驱动程序没有安装或者出现问题，该设备便不能正常运行。

驱动程序的开发很有难度，因为一定要配合硬件与软件上相当明确与高级的平台技术。

大多数的驱动程序在内核模式之下运行，软件的错误经常造成系统严重的不稳定，例如蓝屏。

第1章触摸屏的介绍

触摸屏设备的主要功能是随时报告用户触摸,并标识触摸的坐标,在每次触摸时,通过中断实现触摸屏的发展现状

随着社会信息化的快速发展，触摸屏（TouchScreen）的应用日趋普及。

到目前为止，在我国触摸屏产品已逐渐形成了产业。

触摸屏输入是一种新颖输入技术，它靠触摸显示器的屏幕来输入数据的。

操作方式简单，使用者无需再通过鼠标和键盘，仅用手指触摸屏幕上的图形、表格或提示标志，便可从屏幕上得到其所需的各种信息[4]。

因此，触摸屏的功能的强大与否将会直接影响使用者的操作意愿。

触摸屏输入完全摒弃了键盘的繁琐输入，使得人机交互只需手指轻轻一触即可。

我们可用触摸屏输入来代替诸如键盘、光笔、操纵杆、滚球、鼠标及数字转换器等数据输入设备，或取代分立开关与薄膜开关之类的面板操作装置。

它的优点在于操作简更直观、图像清晰、坚固耐用及节省空间。

并且，它适用范围广泛，可配用于一切电子显示器，也可与显示器制成一体，具有人机交互性佳，操作方便，使用灵活，效率高及输入速度快等特点。

因此，触摸屏输入装置将会成为未来各种电子信息产品的主流技术之一。

触摸屏输入以其人机交互简便性，已广泛应用于工业过程控制、公共信息咨询（如银行、电信局、税务局、邮政、电力、公用电话机与公共问询系统）、金融证券交易市场、商业自动化、翻译机、办公室自动化（OA）、家用电器及军事指挥控制系统等众多领域。

在消费领域内，触摸屏输入日趋增多地应用于家用电器、多媒体教学、销售终端机（POS）、房地产预售、餐馆预约、游戏机、飞机与车船预订和城市导游机等，可以说触摸屏的应用真是无处不在。

它能有如此广泛应用的最重要的因素就是使用方便和经久耐用。

在商业应用中，金融业务部门已普遍使用此种触摸屏输入，如医疗器械、银行自动出纳机。

高档的先进电子测量仪器仪表、医疗信息管理系统及办公室自动化系统亦使用触摸屏输入。

1.1触摸屏的主要类型

从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：

矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。

其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台；

红外线技术触摸屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；

电容技术触摸屏设计构思合理，但其图像失真问题很难得到根本解决；

电阻技术触摸屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损；

表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰不容易被损坏，适于各种场合，缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。

按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，我们把触摸屏分为四种，它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。

每一类触摸屏都有其各自的优缺点，要了解哪种触摸屏适用于哪种场合，关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。

1.2触摸屏的工作原理

为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。

工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。

触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；

触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；

而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

1.2.1电阻式触摸屏

1、四线电阻屏

四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：

一个竖直方向，一个水平方向。

总共需四根电缆。

特点：

高解析度，高速传输反应。

表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化学处理。

具有光面及雾面处理。

一次校正，稳定性高，永不漂移。

　　2、五线电阻屏

五线电阻技术触摸屏的基层把两个方向的电压场通过精密电阻网络都加在玻璃的导电工作面上，我们可以简单的理解为两个方向的电压场分时工作加在同一工作面上，而外层镍金导电层只仅仅用来当作纯导体，有触摸后分时检测内层ITO接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。

五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线，外层只作导体仅仅一条，触摸屏得引出线共有5条。

解析度高，高速传输反应。

表面硬度高，减少擦伤、刮伤及防化学处理。

同点接触3000万次尚可使用。

导电玻璃为基材的介质。

五线电阻触摸屏有高价位和对环境要求高的缺点。

1.2.2电容式触摸屏

是利用人体的电流感应进行工作的。

电容式触摸屏是是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。

当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。

这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

1.2.3红外线式触摸屏

红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。

红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。

用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。

任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。

第五代红外线触摸屏是全新一代的智能技术产品，它实现了1000*720高分辨率、多层次自调节和自恢复的硬件适应能力和高度智能化的判别识别，可长时间在各种恶劣环境下任意使用。

并且可针对用户定制扩充功能，如网络控制、声感应、人体接近感应、用户软件加密保护、红外数据传输等。

1.2.4表面声波式触摸

表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。

该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。

表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长（5000万次无故障）；

透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；

没有漂移，只需安装时一次校正；

有第三轴（即压力轴）响应，最适合公共场所使用。

1.3触摸屏的特性

●透明性

触摸屏大多是由多层的复合薄膜构成，透明性能的将直接影响到触摸屏视觉的效果。

当然，衡量触摸屏的透明性能不仅仅从它的视觉效果来衡量，还包括了透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个特性。

●绝对坐标系统

我们最经常使用的鼠标就是一种相对定位系统，它只和鼠标前一次的所处位置坐标有关。

而触摸屏则是一种绝对坐标系统，要选什么就直接点什么，与相对定位系统有着本质的区别。

绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有直接关系，每次触摸后得到的数据通过校准转为屏幕上的坐标，无论在何种情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。

但是由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次都能采样到相同的数据，不能保证绝对坐标定位，点不准，这就产生了触摸屏技术最怕的难题：

漂移。

●检测与定位

各种触摸屏技术全都是依靠传感器来执行工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。

各自所用的传感器和各自的定位原理将会决定触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。

第2章嵌入式系统及ARM微处理器

2.1嵌入式系统

2.1.1嵌入式系统的定义

所谓嵌入式系统（EmbeddedSystems），就是“嵌入式计算机系统”，是相对于通用计算机系统而言的。

在有些系统里也有计算机，但是计算机是作为某个专用系统中的一个部件而存在的。

像这样“嵌入”到更大、专用的系统中的计算机系统，称之为“嵌入式计算机”、“嵌入式计算机系统”或“嵌入式系统”。

根据电气工程师协会（IEE）的定义，嵌入式系统是用来控制或监视机器装置或工厂等的大规模系统的设备。

可以看出此定义是从应用方面考虑的。

嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。

国内一般定义为：

以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

2.1.2嵌入式系统的特点

专用性强。

由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以嵌入式系统的硬件和软件，尤其是软件，都是为特定用户群来设计的，它通常都具有某种专用性的特点。

实时性好。

目前，嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、传输通信等场合，主要用来对宿主对象进行控制，所以都对嵌入式系统有或多或少的实时性。

可裁剪性好。

从嵌人式系统专用性的特点来看，作为嵌入式系统的供应者，理应提供各式各样的硬件和软件以各选用。

可靠性高。

由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及产品质量、人身设各安全、国家机密等重大事务，加之有些嵌入式系统的宿主对象要工作在无人值守的场合，与普通系统相比较，对嵌入式系统可靠性的要求极高。

功耗低。

有很多嵌入式系统的宿主对象都是一些小型应用系统。

2.2ARM微处理器

ARM即AdvancedRISCMachines的缩写,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

ARM核以性能高、体积小、功耗低、代码密度紧凑、供应源多的著名结合体现出其出色，其中RISC性能业界顶端。

它小尺寸集成、最低的芯片成本、极低的功耗和价格，但却提供了高性能的处理器。

ARM已经成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。

图2.1为ARM体系结构图，它由32位ALU、31个32位通用寄存器及6位状态寄存器、32x8位乘法器、32x32位移位寄存器、指令译码及控制逻辑、指令流水线和数据/地址寄存器组成。

和通常用的ALU逻辑结构相同，由两个操作数锁存器、加法器、逻辑功能、结果及零检测逻辑构成。

数据通路周期由寄存器读时间、移位器延时、ALU延时、寄存器写建立时间和双相时钟间非重叠时间组成。

为了减少移位的延时时间，ARM采用32x32位桶型结构移位寄存器。

这样移位可以一次性完成。

对于采用预充电的动态逻辑，交叉开关可以由NMOS晶体管来实现。

乘法器一般采用“加-移位”的方法来实现乘法，ARM为了提高运算速度，则采用两位乘法的方法。

原先的乘法是根据乘数的1位来实现“加-移位”运算，而2位乘法则可根据乘数的2位来实现“加-移位”运算。

第3章主要硬件环境介绍

3.1EL-ARM-830实验体系

EL-ARM-830型教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该系统采用了目前在国内普遍认同的ARM920T核，32位微处理器，实现了多模块的应用实验。

它是集学习、应用编程、开发研究于一体ARM实验教学系统。

用户可根据自己的需求选用不同类型的CPU适配板，兼容ARM7与ARM9，而不需要改变任何配置，同时，实验系统上的Tech_V总线能够拓展较为丰富的实验接口板。

用户在了解Tech_V标准后，更能研发出不同用途的实验接口板。

除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量IO输入输出，语音编解码、人机接口等单元），可以完成ARM的基础实验、算法实验和数据通信实验、以太网实验。

●CPU单元:

内核ARM920T,芯片三星的S3C2410,工作频率最高202MHz；

●动态存储器:

64MB，芯片HY57V561620；

●海量存储器:

32MB，芯片K9F5608；

●USB单元:

1个主接口，两个设备接口，芯片PDIUSBDI2；

●网络单元:

10/1OOM以太网，芯片AX88796；

●DART单元:

2个，最高通信波特率115200bps；

●语音单元:

IIS格式，芯片UDA1341TS，采样频率最高48Hz；

●LCD单元:

5.7寸，256色，320X240像素；

●触摸屏单元:

四线电阻屏，320X240,5.7寸；

●SD卡单元:

通信频率最高25MHz，芯片W86L388D，兼容MMC卡；

●键盘单元:

4X4键盘，带8位LED数码管;

芯片HD7279A；

●模拟输入输出单元:

8个带自锁的按键，及8个LED发光管；

●A/D转换单元:

芯片自带的8路10位A/D，满量程2.5V；

●信号源单元:

方波输出；

●标准键盘及PS2鼠标接口；

●标准的IDE硬盘接口；

●达盛公司的Tech_V总线接口；

●达盛公司的E_Lab总线接口；

●调试接口:

20针JTAG；

●CPLD单元；

●电源模块单元。

3.2S3C2410A内部结构图

3.2实验系统芯片S3C2410A的介绍

三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2410A，是专为手持设备和一般应用类型提供的一款低价格、低功耗、高性能的处理器。

芯片采用的ARM920T的内核，加强的ARM体系结构MMU用于支持WinCE，EPOC32和Linux。

同时它还采用了一种叫做AdancedMicrocontrollerBusArchitecture（AMBA）新型总线结构。

其内部结构图如图3.2所示：

3.2.1S3C2410A处理器的性能

S3C2410A中集成了以下片上功能：

●1.8/2.0内核供电，3.3v存储器供电，3.3v外部I/O供电；

●具备16KB的I-Cache和16KB的D-Cache/MMU；

●外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；

●LCD控制器（最大支持4K色STN和256色TFT）提供1通道LCD专用DMA；

●4通道DMA并有外部请求引脚；

●3通道UART/2通道SP