触摸屏驱动设计-01-文献综述.doc

1、触摸屏驱动设计文献综述一触摸屏的介绍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

2、 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 、

3、 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 。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

4、 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 。2.1 电阻式触摸屏1、 四 线 电 阻 屏 四 线 电 阻

5、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

6、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 。 特 点 ： 解 析 度 高 ， 高 速 传 输 反 应 。 表面 硬 度 高 ，

7、 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 。 一 次 校 正 ， 稳 定 性 高 ， 永 不 漂 移 。 五 线 电 阻 触 摸 屏 有 高 价 位 和 对 环 境要 求 高 的 缺 点 。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

8、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

9、， 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 。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

10、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

11、 应 、 人 体 接 近 感 应 、用 户 软 件 加 密 保 护 、 红 外 数 据 传 输 等 。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 ，

12、 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 。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

13、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

14、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。二ARM 的介绍本文主要介绍基于 ARM 下的触摸屏驱动程序设计。介绍了触摸屏和 ARM 微处理器相关的知识，如触摸屏的工作原理和 ARM 的结构等；介绍了触摸屏驱动程序的编写，并主要说明；介绍了触摸屏在实验系统 EL-ARM-830 上的实现，并说明设计的最后结果。ARM 即 Advanced RISC Machines 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

15、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

16、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。指令译码和逻辑控制DBGRQIBREAKPTIDBGACKECLKnEXECISYNCBL3:0APEMCLKnWAITnRWMAS1:0nIRQnFIQnRESETABORTNTRANSnMRREQnOPCSEQLOCKnCPICPACPBnM4:0TBETB

17、ITHIGHZ扫描控制写数据寄存器地址寄存器地址增量器32x8 乘法器桶形移位器D31:0nENINDBEnENOUTB总线ALU总线增量器总线PC总线A总线A31:0 ABEALE寄存器组（32x32 位寄存器）（6 状态寄存器）32 位 ALU指令流水线读数据寄存器Thumb 指令控制器2.1 ARM 体系结构图参考资料：1张茹等. 嵌入式系统技术基础 M. 北京邮电大学出版社.2006 年2. 徐英慧等. ARM9 嵌入式系统设计-基于 S3C2410 与 Linux M.北京航空航天大学出版社.2007 年.3戚正伟等. 嵌入式 GIS 开发及应用 M.清华大学出版社.2009 年.4田泽等. ARM9 嵌入式 Linux 开发实验与实践 M. 北京航空航天大学出版社.2006 年5孙琼等. 嵌入式 Linux 应用程序开发详解 M. 人民邮电出版社.2006 年6冯国进等. 嵌入式 Linux 驱动程序设计从入门到精通 M. 清华大学出版社.2008 年.7陈虎等. 嵌入式系统课程设计 M. 机械工业出版社.2008 年8. 魏洪兴等. 嵌入式系统设计与实例开发实验教材 M. 清华大学出版社.2005 年9. 嵌入式系统实验指导书.自编.浙江海洋学院.