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图形液晶显示论文
目录
摘要1
Abstract2
前言3
第一章绪论4
第1.1节触摸屏原理4
第1.2节触摸屏的分类4
第1.3节触摸屏显示器技术简介6
第二章数字信号控制器8
第2.1节DSP芯片的主要特点8
第2.2节TMS320F2812的主要特点8
第2.3节TMS320F2812硬件结构介绍9
第2.4节CCSv4概述11
第三章RS-485接口通信13
第3.1节节点数13
第3.2节RS-485应用中的有关问题13
第3.3节RS-485多机串行通信15
第四章串口屏应用设计17
第4.1节触控配置17
第4.2节触控界面设计17
第4.3节系统配置和外设20
第4.4节产品设计21
结论23
参考文献24
致谢25
摘要
自20世纪60年代以来，数字信号处理日渐成为一项成熟技术，并在多项应用领域逐渐取代模拟信号处理系统。
DSP技术设备具有灵活、精确、抗干扰能力强、设备尺寸小、速度快、性能稳定和易于升级等优点。
以DSP为核心的控制器在控制过程中需要将许多参数显示给客户，同时有的参数针对可编程控制器需要在线修改，因此可以选着具有人机交互能力的人机界面触摸屏解决这一问题。
接触屏一般是针对可编程控制器（PLC）所设计的，不能与DSP直接通信，触摸屏要与DSP通信需要开发相应的应用程序。
本文主要介绍了以TMS320F2812为核心的DSP数字控制器与触摸屏通信程序设计,研究基于TMS320F2812DSP的图形液晶控制应用，在CCS4环境下编写C程序，对程序进行编程和调试，完成人机用户界面的微控制器应用系统设计。
关键词：
数字信号处理；人机界面触摸屏；可编程控制器
Abstract
Sincethenineteensixties,digitalsignalprocessinghasbecomeamaturetechnology,andinanumberofapplicationareasgraduallyreplacingtheanalogsignalprocessingsystem.DSPdevicehavingaflexible,accurate,stronganti-interferencecapability,smalldevicesize,speed,stableperformanceandeasytoupgradeetc..WithDSPasthecorecontrollerincontrolprocessneedsmanyparametersdisplayedtothecustomer,atthesametimesomeparametersforprogrammablecontrolleron-linemodification,thuscanchooseahuman-machineinteractioninterfacetouchscreentosolvethisproblem.Thetouchscreenisgenerallydirectedtotheprogrammablecontroller（PLC）aredesigned,notwiththeDSPdirectcommunication,touchscreenandDSPcommunicationrequiresthedevelopmentofthecorrespondingapplication.
ThispapermainlyintroducedtotheTMS320F2812asthecoreDSPdigitalcontrollerwithtouch-screencommunicationprogramdesign,basedonTMS320F2812DSPgraphicLCDcontrolapplications,intheCCS4environmentpreparedCprocedures,proceduresforprogramminganddebugging,completedtheuserinterfaceofmicrocontrollerapplicationsystemdesign.
Keywords:
digitalsignalprocessing;man-machineinterfacetouchscreen;Programmablecontroller
前言
随着信息时代的进步，信息技术的发展作为信息显示的液晶显示的应用领域，也在不断扩展。
十几年前，液晶显示开始大规模从“笔段型显示”转向“点阵型显示”仪器，仪表产品中也只有那些号称智能仪表的产品才能使用。
时至今日，液晶显示已经深入到了人类生存的各个领域。
凡是需要使用显示的地方或产品，几乎没有不使用液晶显示的。
虽然有些产品可能以前就使用液晶显示，但是今天使用的液晶显示产品无论从技术上还是从质量上或功能上都有了质的提高和飞跃。
液晶显示应用技术的发展是和液晶显示应用领域的扩大密不可分。
由于计算机硬件成本的降低，HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主，因为这种高端的产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数量、组网能力、软件资源共享上都有较大的优势，是未来HMI产品的发展方向。
HMI是HumanMachineInterface的缩写，“人机接口”，也叫人机界面。
人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。
人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。
第一章绪论
1.1触摸屏原理
触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。
当触摸屏表面受到的压力（如通过笔尖或手指进行按压）足够大时，顶层与底层之间会产生接触。
所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。
1.2触摸屏的分类
根据工作原理不同，触摸屏被分为不同种类，比较常见的包括电阻式触摸屏、电容式触摸屏和红外式触摸屏等等。
1）电阻式触摸屏
电阻式触摸屏是一种多层的复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，内表面涂有一层透明的ITO（氧化铟）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层ITO，在两层导电层之间有许多细小的透明绝缘子把它们隔开。
当手指接触屏幕使之凹陷时，两层ITO导电层之间出现一个接触点，传感器侦测到接通点后，由集成电路进行A/D转换，并得到触摸点的Y轴和X轴的坐标。
根据引出线数多少，电阻式触摸屏分为四线式、五线式、八线式等种类，有的基层直接使用导电玻璃或者有机导电薄膜。
电阻式触摸屏的价格比较低廉，能在较为恶劣的环境下工作，并且利于大规模生产，因此成为发展最早、用途最为广泛的触摸屏。
目前全球生产的触摸屏中，电阻式触摸屏占90%以上。
在手机领域，电阻式触摸屏也有应用，比如此前广受欢迎的HTCTouchDiamond等等。
不过，电阻式触摸屏较大的缺点是不能实现多点同时触摸，这也限制了它在高端智能手机和游戏机中的应用
2）电容式触摸屏
电容式触摸屏又可以细分为表面式和投射式两种，表面式电容触摸屏多用于ATM机和街机等大型设备，而投射式电容触摸屏多用于手机。
电容式触摸屏是在玻璃屏幕上镀有一层透明的薄膜导体层，在导体层外再附加了一块保护玻璃，由于在触摸屏四边镀有狭长的电极，因此在导电体内形成了一个低电压交流电场。
当用户触摸屏幕时，由于人体电场的原因，手指与导体层间形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的处理器便会根据电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。
投射式电容触摸屏则更进一步将表面分为许多个小的单元，每个单元都拥有独立的引线。
当手指触摸屏幕时，根据电容的变化，传感器和处理芯片可以“绘制”出电容量的变化图，从而实现多点触控。
电容式触摸屏的双层结构能保护导体及传感器，更有效地防止环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，依然可以准确算出触摸位置。
台湾Higgstec公司曾展示了它的电容式触摸屏在沸水中煮过仍可正常工作。
不过，电容式触摸屏的成本较高，而且不易实现手写输入。
随着高端智能手机，特别是iPhone这样支持多点触摸的智能手机的流行，电容式触摸屏的出货量出现了飞速增长。
仅仅在2007年，用于手机的电容式触摸屏就出货2350万片。
据日本富士凯美莱总研集团预计，在今年年内，用于手机的电容式触摸屏出货量将超过电阻式触摸屏，达到5000万片，是2006年的大约8倍。
除了数量上升外，电容式和电阻式触摸屏的价格在2007～2008年度内也分别下降了23%和30%，更促进了触摸屏的普及。
3）红外式触摸屏
红外式触摸屏分为光感应型和热感应型。
光感应型由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成，在框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。
用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的两条红外线，传感器即可算出触摸点位置。
因为红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，所以适宜某些恶劣的环境条件。
它安装方便、不需要任何控制器，可以用在各档次的设备上。
不过，由于只是在普通屏幕上增加了框架，因此在使用过程中架框四周的红外线发射管及接收管很容易损坏，而且由于边框部分必须嵌入受光及发光元件，因此会使得边框部分增粗，不利于机身的轻薄化。
热感应型红外触摸屏的用途更广泛一些，它是靠感应手指的热辐射红外线工作的。
不过，它仅仅能检测到热的物体，如果寒冬在室外使用的话，由于手指温度太低，它很有可能出现被“冻住”而失灵的情况。
使用热感应型红外式触摸屏的手机也有一些，比如三星的滑盖手机SGH-E900和SGH-U600。
4）声波识别式触摸屏
声波识别式触摸屏包括声脉冲识别触摸屏和表面波识别触摸屏，通过识别表面连续或脉冲声波的变化来确定触摸位置。
它由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接收器组成，触摸屏部分只是一块纯粹的强化玻璃，没有任何贴膜和覆盖层。
玻璃屏的对角各安装了垂直和水平方向的超声波发射器和相应的超声波接收器。
超声波发射器能沿着屏幕表面发送高频超声波，当手指触及屏幕时，触点上的声波波形即发生变化，由此确定坐标位置。
如果在CRT等坚固表面上使用的话，甚至不需要玻璃基板，直接将CRT表面当作基板即可。
声波识别触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响；分辨率高，无论用笔、指甲或手指肚都可以识别；有极好的防刮性，寿命长；透光率高，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，而且有第三轴（即压力轴）响应。
它适合在公共场所的POS机、售货亭等处使用。
5）电磁感应式触摸屏
电磁感应触摸技术是较早应用于便携式IT产品的技术，它的特征是需要一支“笔”，而不是手指。
这支笔能够发射电磁波，通过接收装置感应到笔在屏幕上方的位置，就可进行定位。
在其它触摸屏的精度问题尚未解决时，早期的PDA、电子词典与手写板等都使用了这种方式。
直到今天，电磁感应式触摸屏还在手机和平板电脑上发挥作用。
电磁感应式触摸屏造价低，结构简单，利于手写输入文字，还可以和其它触摸屏集成在一起，因此广受欢迎。
比如惠普TouchSmartTX2平板电脑就采用了电磁感应+电容式触摸屏，电磁感应笔进行手写输入，电容式触摸则主要用于图形界面操作。
联想ThinkPadX200T也有类似的电磁感应+多点触摸的型号，此外很多GPS、上网本和MID也同样拥有电磁感应式触摸屏。
1.3触摸屏显示器技术简介
触摸屏显示器主要组件触摸屏和显示器集成设备而且具有输入输出设备的功能，按照4线触摸屏、6线触摸屏、8线触摸屏、红外线式触摸屏、表面声波触摸屏、电容式触摸屏。
触摸屏显示器也分有CRT触摸屏显示器和LCD触摸屏显示器的基本两种触摸屏显示器。
触摸屏显示器外形同普通显示器没有明显差别，只是比普通显示器多出了一条触摸屏信号线。
安装时注意触摸屏显示器必须装相应触摸屏驱动程序才能正常使用，否则不能启动触摸屏操作。
以下是触摸屏显示器的安装技术介绍:
1）拆卸显示器的目的在于使CRT的前表面完全袒露和取下显示器前罩,以便安装触摸屏
2）拆卸显示器注意事项（触摸屏）
取出CRT时，一定不要抓拿或碰撞CRT的管颈及电子枪（触摸屏），因为电子枪是玻璃结构，非常容易被碰坏，所以取出CRT后必须要考虑到电子枪的安全，一般是CRT显示面朝上放置于塑料桶中。
3）修整显示器前罩拆下CRT和显示器前罩后，试着把触摸屏放进拆下的显示器前罩，一般前罩内部设计了一些加强筋，这些加强筋主要在生产过程中脱模时有用，如果妨碍触摸屏的放入或者觉得长期使用可能会伤及触摸屏边上的导线，就应该用斜口钳将其削掉（削剪后最好将切口打磨圆滑，因为切口太锋利可能会伤及触摸屏边上的导线，如空间允许等等，可以用泡沫双面胶贴住切口）。
4）粘贴防尘条在显示器前罩内贴上防尘条有两个作用：
1.防止压坏换能器。
某些显示器如PHILIPS前罩可视框高度不够，如果不贴防尘条装入触摸屏会使换能器被压坏，从而导致触摸屏无法使用，这种现象在纯平显示器上犹为突出，贴上防尘条可以为换能器垫出空间，从而解决这一问题。
2.防止外界灰尘进入触摸屏条纹区。
触摸屏条纹上如果灰尘堆积太多会导致触摸反应迟钝、局部触摸失效等问题，贴上防尘条可以有效解决这一问题。
5）粘贴双面胶。
在显像管的可视区外贴上双面胶，待粘贴触摸屏时再将双面胶外层胶纸撕去。
6）修整显示器后盖。
为了观察控制盒的工作状态，建议将控制盒安装在显示器的外部。
但如果为了美观可以将控制盒用双面胶粘贴或想办法用螺丝固定在显示器的内部，同时用斜口钳在显示器后盖削出一个可以穿过屏线或串口线的小孔（注：
控制盒和出线孔的位置不固定，以不影响显示器内部空间，不影响显示器重新安装为主）。
7）清洁、粘贴触摸屏。
用玻璃清洁剂和麂皮彻底地清洁触摸屏的两个表面，同时清洁显示器的表面。
清洁完毕后把触摸屏认真居中对准屏幕粘上，注意在保证换能器安全的前提下尽量使触摸屏的反射条纹在显像管可视区之外，触摸屏有三个换能器的一边朝上，并立刻用耐高温的胶带封紧四边的缝隙，以保证夹缝内不进入灰尘。
如果将显示器前罩平放在工作台上，再将显像管装入显示器前罩，则一定要将显示器前罩下部垫高，使触摸屏不直接接触工作台，因为触摸屏表面为弧形，否则极易在安装时压碎触摸屏！
橡胶垫圈高度应略微超过触摸屏和双面胶总的高度。
第二章数字信号控制器
2.1DSP芯片的主要特点
•在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法
•程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据
•片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问
•具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持
•快速的中断处理和硬件I/O支持
•具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器
•可以并行执行多个操作
•支持流水线操作，使取指、译码和执行操作可以重叠执行
2.2TMS320F2812的主要特点
1）采用高性能静态CMOS制造工艺主频达150MHZ（时钟周期6.67ns），低功耗（150MHz核心电压1.9V,I/O口电压3.3V），Flash编程电压为3.3V
2）支持JTAG边沿扫描
3）高性能32位CPU，16×16和32×32乘积累加操作，16×16双乘积累加器，程序和数据空间分开寻址（哈佛总线结构）快速转换率80ns/12.5MSPS（兆采样每秒），快速中断响应和处理统一寄存器编程模式可达4M的线性程序地址可达4M的线性数据地址高效的代码转换能力（支持C/C++和汇编语言）
4）片上存储器有多达128K×16的FLASH存储器（4个8K×16和6个16K×16），有多达128K×16的ROM
5）外部存储器接口有多达1MB的寻址空间，三个独立的片选端
6）时钟与系统控制，支持动态的改变锁相环（PLL）的频率片上振荡器
7）三个外部中断
8）外部中断扩展（PIE）模块，支持45个外部中断
9）128位的密钥/锁，保护FLASH/ROM，防止固化在ROM中的程序被盗
10）三个32位的CPU定时器
11）串口外围设备，串行外部设备接口（SPI），两个串行通信接口（SCIs）
12）12位的ADC,16通道2个8通道的输入多路选择器，两个采样保持器单/连续通道转换快速转换率80ns/12.5MSPS（兆采样每秒）可以使用两个事件管理器顺序出发8对模数转换
13）多达56个独立的可编程、多用途通用输入/输出（GPIO）引脚
2.3TMS320F2812硬件结构介绍
F2812芯片上设计了一个相位锁定模块（PLL），这个模块将会提供整个芯片所需频率源。
PLL模块方块图如图2-1所示。
PLL提供了4位（PLLCR[3:
0]）的PLL倍率选择，共10种放大倍率，可动态改变CPU的频率频率。
如表1所示为PLLCR缓存器的格式，缓存器的位说明如表2-2所示。
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
XCLKIN：
外部频率源输入。
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
OSCCLK：
与XCLKIN的频率一样。
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
CLKIN：
CPU维持正常工作所需的频率源。
这是整个芯片的最高频率。
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
SYSCLKOUT：
与CLKIN的频率一样，提供给外围电路使用。
图2-1PLL模块方块图
表2-1PLLCR缓存器位格式表：
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
15-4
3210
Reserved
DIV
R-0
R/W-0
R:
读取;R/W:
可读可写;-0=重置后的值2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸表2-2PLLCR缓存器位说明表：
2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
位
名称
功能描述
15-4
Reserved
保留
3-0
DIV
DIV可以控制（不论PLL是否在旁路状态皆可控制）及设定（仅在PLL为非旁路状态时才可设定）PLL的频率比：
=0000，CLKIN=OSCCLK/2（PLLbypass）2dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0001，CLKIN=（OSCCLK*1.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0010，CLKIN=（OSCCLK*2.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0011，CLKIN=（OSCCLK*3.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0100，CLKIN=（OSCCLK*4.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0101，CLKIN=（OSCCLK*5.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0110，CLKIN=（OSCCLK*6.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=0111，CLKIN=（OSCCLK*7.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=1000，CLKIN=（OSCCLK*8.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=1001，CLKIN=（OSCCLK*9.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=1010，CLKIN=（OSCCLK*10.0）/22dW838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
=1011-1111，保留
2.4CCSv4概述
CodeComposerStudio（CCS或CCStudio）是一种针对TI的DSP、微控制器和应用处理器的集成开发环境。
CCStudio包括一套用于开发和调试嵌入式应用程序的工具。
CCS有两种工作模式，即软件仿真器模式：
可以脱离DSP芯片，在PC机上模拟DSP的指令集和工作机制，主要用于前期算法实现和调试。
硬件在线编程模式：
可以实时运行在DSP芯片上,与硬件开发板相结合在线编程和调试应用程序。
CCS的功能十分强大，它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能，而且支持C/C++和汇编的混合编程，其主要功能如下：
1.具有集成可视化代码编辑界面，用户可通过其界面直接编写C、汇编、.cmd文件等；
2.含有集成代码生成工具，包括汇编器、优化C编译器、链接器等，将代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能集成到一个软件环境中；
3.高性能编辑器支持汇编文件的动态语法加亮显示，使用户很容易阅读代码，发现语法错误；
4.工程项目管理工具可对用户程序实行项目管理。
在生成目标程序和程序库的过程中，建立不同程序的跟踪信息，通过跟踪信息对不同的程序进行分类管理；
5.基本调试工具具有装入执行代码、查看寄存器、存储器、反汇编、变量窗口等功能，并支持C源代码级调试；
6.断点工具，能在调试程序的过程中，完成硬件断点、软件断点和条件断点的设置；
7.分析工具，包括模拟器和仿真器分析，可用于模拟和监视硬件的功能、评价代码执行的时钟；
8.数据的图形显示工具，可以将运算结果用图形显示,包括显示时域/频域波形、眼图、星座图、图像等，并能进行自动刷新；
9.提供GEL工具。
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