基于ARM的LCD觸摸屏系統設計

　　引言
　　
　　隨著嵌入式系統技術的飛速發展，工業設備產品也越來越現代化，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觸摸屏作為工業設備的輸入輸出設備既能達到可視化的要求，方便現場操作，又能降低產品的成本。而在產品的整體設計過程中，人機交互界面的設計往往占據著很大一部分工作，這樣，不但極大地增加了產品的開發成本瓶且延長了產品的上市周期。本文設計的基于S3C44BOX的人機交互界面是一種可定制、簡單易用、性能優良的通用型人機交互界面，能很好地解決上述問題。
　　
　　1、系統結構
　　
　　系統主要包括三個部分，分別為PC機、S3C4480X微處理器和LCD觸摸屏模塊。系統結構框圖如圖1所示。　　　　
　　本系統為基于S3C44BOX的工業設備提供交互接口，通過該系統可以給工業設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。在應用當中，當微處理器接收到觸摸屏按鍵信息時，對工業設備進行控制。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、系統硬件設計
　　
　　系統硬件電路原理如圖2所示。其中S3C4480X為CPU內核，320x240點陣LCD觸摸屏為主要的輸入輸出設備。　　　　
　　2．1LCD觸摸屏模塊OCMJ15x20D介紹
　　
　　本系統顯示部分采用的是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，內建512KByte的ROM字形碼，可以顯示中文字型、數字符號、英日歐文等字母，并且內建雙圖層（TwoPage）的顯爪內存。在文字模式中，可接收標準中文文字內碼直接顯示中文，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，包含內建的10-BitADC．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位采樣模數轉換器。在125kHz吞吐速率和2.7V電壓下的功耗為750μW．而在關閉模式下的功耗僅為0．5μW。它具有低功耗和高速等特性，因此被廣泛應用。引腳X+、Y+、X-、Y-是轉換器模擬輸入端，DCLK是外部時鐘輸入；CS是片選端：DIN是串行輸入，其控制數據通過該引腳輸入；DOUT是串行數據輸出．用于輸出轉換后的觸摸位置數據。zui大數為二進制的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系統的工作原理
　　
　　OCMJ15x20D模塊內置LCD控制器，并將觸摸屏安裝在LCD液品屏上，設計相應的控制電路對LCD和觸摸屏控制。當用戶操作觸摸屏時，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換為相應的坐標，以供S3C44BOX處理器讀取。
　　
　　3、系統軟件設計及實現
　　
　　3．1系統軟件介紹
　　
　　用戶可以根據實際應用中的控制系統的需要及控制系統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，就可以輕松地實現人機界面的定制。在應用中，ARM處理器通過直接操作I/O口與人機交互界面系統進行交互，讀取觸摸屏信息。然后根據讀取的信息執行相應的操作。系統的軟件部分由用戶引導程序和應用程序組成。系統運行后，由用戶引導程序決定是執行界面信息的更新還是正常運行。若執行界面信息的更新，則系統通過相關函數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絡；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絡。應用程序實現的功能則包括觸摸屏輸入處理及界面的顯示。用戶通過本系統可以對工業設備所有與軟件相關的參數進行配置。
　　
　　3.2程序設計
　　
　　3.2.1界面的定制與顯示
　　
　　界面的定制足通過建立網絡鏈表的方式實現的。構建好鏈表網絡后就進入應用程序階段，即系統進入正常運行狀態。通過系統中設定當前屏指針、當前項指針及已構建的鏈表網絡等來實現人機交互界面的操作。
　　
　　同一屏幕的項構成雙向循環鏈表、鏈接屏幕構成單向循環鏈表。實現方法：先以屏為單位建立每屏的橫向雙向循環鏈表；再遍歷各屏的雙向鏈表，為各屏的項建立鏈接關系，進而構成一個鏈表網絡。通過遍歷當前屏幕的橫向雙向循環鏈表來逐一顯示屏幕的項。其巾對各類項的處理如下：①當屏幕項是文本時，直接讀取并顯示。②當屏幕項為整型、浮點時．通過向控制系統索取其值并顯示。③當屏幕項為枚舉時，通過向控制系統索取其值，再按值讀取對應的字符串并顯示。
　　
　　3．2．2觸摸屏信息的處理
　　
　　觸摸屏按鍵分為數字鍵、換屏鍵、確認鍵和選擇鍵。數字鍵用于鍵入所按的數字。換屏鍵用于切換屏幕內容，進入所選中項的鏈接屏幕，若當前屏幕沒有選中項，則進入首項鏈接的屏幕。選擇鍵主要是使下拉菜單的內容顯示到屏幕上來。確認鍵是用于選擇下拉菜單內容。
　　
　　3．2．3主函數及初始化　　
　　該軟件系統主函數采用的是等待觸摸鍵值的死循環結構。
　　
　　4、結語
　　
　　本文充分利用OCMJ15x20D以及S3C44BOX內置資源，設計了ARM處理器控制LCD觸摸屏的軟硬件系統，該系統具有可定制特性。它不僅僅能夠方便用戶的對機床的操作，而且也使得開發人員對界面的修改即對產品的升級變得簡單、快捷。此設計為人機交互系統提供了一種實際的解決方案，也可應用到其他嵌入式系統開發中。
　　
　　創新點：
　　
　　1、充分利用S3Cd4BOX的強大功能以及OCMJ15x20D內置LCD驅動器資源，完成了LCD觸摸屏的驅動，設計了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。
　　
　　2、操作界面的可定制性使得該軟件系統廣泛用于同類產品設計中，同時也方便開發人員對產品進行升級。大大縮短二次軟件開發的周期。