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基于ARM微处理器的液晶触摸屏接口设计
摘要： 作为人机交互的重要手段，液晶触摸屏使用越来越多，基于微控制器与触摸屏的接口技术在工业控制、智能家电等领域得到应用广泛，开发微控制器与液晶触摸屏的接口技术是智能电子产品设计的重要工作；介绍了一款液晶触摸屏系统的总体设计方案、电路接口和编程方法；该系统由T FT 液晶屏模块、触摸屏和ARM 微处理器控制板组成；TFT 液晶模块内置SSD1289 控制器，尺寸3.2 英寸、分辨率240×320 像素；触摸屏由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS 7843 组成；控制板采用ARM7 微处理器LPC2148 为控制核心；测试和工程实践结果表明，所设计的软、硬件达到了各项要求，并且具有操作方便、稳定性好、性价比高等技术特点，有较好的推广应用价值。
0 引言
人机交互界面的种类较多，如键盘、数码管显示器、液晶显示器及带触摸的液晶屏等。决定人机交互接口方式的主要因素是成本和实际应用的需要。近十年来，液晶触摸屏以功耗低、重量轻、精度高和良好的人机界面等技术特点， 在电子设备特别是手持类电子产品中得到了普遍应用。带触摸的液晶屏，只要能测量出触摸点的坐标位置，即可根据屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图， 通过微处理器处理声音、图像、文字及触摸输入控制等信息，使之成为能进行信息存取、输入和输出的集成系统。基于微控制器与液晶模块的硬件接口设计及软件编程在智能系统设计中有着重要的应用价值。ARM 微处理器，运算速度快、资源丰富、性价比高，是当前较为流行的嵌入式控制器。本文介绍的一款基于ARM7微处理器LPC2148 接口的3.2 寸液晶触摸屏，具有精度高、彩色显示逼真、应用灵活等特点，可作为中高档电子产品字符、图像的显示及人机对话的窗口。
1 总体设计方案
系统的总体设计方案如图1 所示。液晶触摸屏系统由31 2寸TFT 液晶屏模块、触摸屏和ARM 微处理器控制板组成。
触摸屏由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843 组成，触摸传感部件安装在LCD 液晶屏前面，用于检测用户触摸位置，用户触摸信息送往ADS7843 控制器，并转换成触点坐标，送给ARM7 控制板，LPC2148 微处理器与液晶及触摸模块相连接，根据接收到的触摸信息，进行信号运算和处理，输出蜂鸣器等控制信号，控制液晶屏实现用户画面和数据的显示。
 图1 液晶触摸屏系统总体设计方案 2 电路及原理
2.1 液晶触摸屏原理及ADS7843 触摸控制电路
原理如图2 所示。
U1为3.2 英寸TFT液晶模块，+3.3V 供电；内置SSD1289 液晶控制器；液晶屏分辨率为240×320 像素；屏幕颜色26 万色；屏幕尺寸为57mm×79mm， 有效显示面积为51mm×65mm.SSD1289 液晶控制器由16 位并行数据接口、内部控制器和LCD 驱动器组成。液晶数据传输方式为16 位并行方式，LPC2148 的16 根I/ O 口线分别接液晶模块的DB0~DB15.PWM 为亮度驱动控制输入，经9013 三极管放大后作为液晶背光。
触摸屏部分由触摸传感部件和触摸屏控制器ADS7843（ U2） 组成。
【详情参阅：基于ARM微处理器的液晶触摸屏接口设计】
ARM7与FPGA在工业控制中的应用
工业控制中往往需要完成多通道故障检测及多通道命令控制(这种多任务设置非常普遍)，单独的CPU芯片由于其外部控制接口数量有限而难以直接完成多路检控任务，故利用ARM芯片与FPGA相结合来扩展检控通道是一个非常好的选择。这里介绍用Atmel公司ARM7处理器(AT91FR40162)和ALTERA公司的低成本FPGA芯片(cyclone2)结合使用完成多通道检控任务的一种实现方法。
各部分功能简介
图1为此系统的结构连接框图。如图所示，ARM芯片与FPGA芯片之间通过数据总线、地址总线及读写控制线相连，而与终端PC则通过串口通信;FPGA与目标设备通过命令控制总线和故障检测总线相连。
 图1 系统结构框图
1 故障检测和命令控制部分
故障检测：检测通道的故障(正常)信号以高(低)电平方式指示，其一旦有故障产生就会保持高电平不变直到故障排除。针对这种特征，在ARM控制器端采用定时中断循环查询方式来判断故障通道的状态。定时中断程序通过对ARM 地址总线在FPGA中进行译码而顺序锁定被检测通道的电平值，然后再经数据总线传回ARM进行判断，最后将判断结果送至远程终端。采用主机查询方式而不采用故障中断方式出于两个原因：一方面是通常控制芯片外部中断源有限(多数为4个外部中断源)，对于多目标中断信号检测显然是困难的;另一方面，由于检测通道或设备受到短时干扰而产生电平随机反转，造成故障中断触发，而中断触发后又无法在通道电平恢复正常时撤销故障信号，故而形成虚假报警。
命令控制：ARM芯片先判断主控端发来的控制命令，然后通过地址总线和数据总线将命令状态发送至经FPGA地址译码锁定的控制通道上。 |
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