1、引言
嵌入式系统中触摸屏越来越广泛地应用。不同的应用领域触摸屏的设计方式也各不相同，一般有以下三种：（1）应用触摸屏模块。触摸屏模块提供标准的硬件接口与应用系统（一般为pc或x86架构的工控机）相连，安装驱动程序后即可工作，基本无需开发；（2）扩展触摸屏控制器。这是嵌入式系统中设计触摸屏普遍使用的方法，常用的触摸屏控制芯片有ads7843、ads7846等，这些芯片内部集成了a/d转换器和触摸屏的驱动电路，同时要设计一定的软件；（3）与前面方式（2）相仿，有些处理器集成了a/d转换器，通过io口模拟触摸屏的驱动信号也可实现触摸屏的控制。
随着芯片技术的发展，处理器内部集成的资源越来越丰富，有些芯片内部已经集成了触摸屏控制器。如韩国现代半导体公司的32位arm处理器arm7202（hms30c7202）芯片，其内部集成了电阻式触摸屏控制器。arm7202集成了arm7tdmicpu核、存储器管理单元（mmu）、8kb高速缓冲存储器（cache）,主频达70mhz。是一高性能嵌入式处理器。除触摸屏控制器外，其片内还包含了其他丰富的资源，如lcd控制器、sdram控制器、中断控制器、dma控制器等。arm7202与触摸屏的接口在软/硬件设计上有些与前面三种不同的方面。
2、硬件设计
2.1电阻触摸屏原理
电阻触摸屏是一多层的复合膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层塑料层，它的内表面也涂有一层透明的导电层，在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开绝缘，如图1。当手指触摸屏幕时，平常绝缘的两层导电层在触摸点位置就有了一个接触，控制器检测到这个接触后，其中一面导电层接通y轴方向的5v均匀电压场，另一导电层将接触点的电压引至控制器进行a/d转换，得到电压值后与5v相比即可得触摸点的y轴坐标，如图2。同理得出x轴的坐标。这是所有电阻触摸屏共同的基本原理。
图1触摸屏结构
图2y方向坐标检测等效电路
2.2arm7202与触摸屏的接口
arm7202片上资源包含触摸屏控制器，用于控制4线电阻式触摸屏。在5路a/d转换通道中a0和a1是用于触摸屏坐标采集的，同时芯片提供atsxp、atsxn、atsyp和atsyn四根扫描线分别对x方向和y方向进行扫描。atsxp和atsxn在x方向施加正向电压时，在y方向检测到x坐标的对应值；同理atsyp和atsyn在y方向施加正向电压时，在x方向检测到y坐标的对应值，分别由a0和a1采集。为了减少系统功耗和触摸屏所占cpu资源，只在有落笔时触摸屏控制器才启动扫描，通过a/d转换得到坐标的对应值，因此需在外部设计落笔检测电路，如图3所示。图中irlml6302和irlml2402分别为pmosfet和nmosfet，作为开关管控制x方向和y方向的扫描输出。pb7接上拉电阻，检测落笔中断，当有落笔时，pb7检测到低电平，触发中断。pb6为中断检测电路的使能信号，当pb6为高电平时，中断有效，触摸屏扫描无效；反之中断无效，触摸屏扫描有效。
图3触摸屏外部电路
3、触摸屏控制程序机制
不同的操作系统下对触摸屏的应用各有不同，但都包括了设备的初始化、设备读写及中断响应等基本模块。触摸屏的驱动程序涉及到两个中断：落笔中断和触摸屏a/d转换中断。所包含的程序模块有：触摸屏初始化、落笔中断服务程序、a/d中断服务程序、滤波程序和坐标转换程序。这里重点说明触摸屏的两个中断。
触摸屏初始化程序完成外部电路的中断设置和采样率的设置，并将触摸屏的a/d中断和a/d转换器电源关闭，使外部电路中断有效。
有落笔时，外部中断被触发，进入落笔中断服务程序。在落笔中断服务程序中清中断源，关外部中断，使外部中断电路无效，打开触摸屏中断和ad转换器电源。此时触摸屏电路开始扫描触摸屏。触摸屏a/d转换结束后，产生a/d中断，进入a/d中断服务程序。在触摸屏a/d中断服务程序中，清a/d中断，关触摸屏a/d中断，读a/d转换值。此时还要判断落笔是否继续，若无落笔，开外部电路中断，使外部中断电路有效，关a/d中断和a/d转换器电源，进入节能模式，如图4（a）；若还有落笔，要继续开触摸屏a/d中断，使外部中断电路无效，触摸屏的a/d转换继续进行，如图4（b）所示。
图4触摸屏程序流图
由a/d转换得到的值是触摸屏上触摸点的x坐标和y坐标的值，要通过一定的方法转换为显示屏上的坐标。在a/d转换时，每次由a/d转换寄存器得到4组转换值，可以设计一个滤波程序以提高检测精度。
4、程序设计
触摸屏的应用程序模块有：触摸屏初始化、落笔中断服务程序、a/d中断服务程序、滤波程序和坐标转换程序。初始化程序、滤波程序和坐标转换程序是一般常规通用程序。触摸屏驱动程序其核心是落笔中断和a/d转换这两个中断服务程序，以下是在uc/os操作系统下触摸屏驱动程序的两个中断服务程序，其详细说明见注释。
5、结束语
根据上述对触摸屏工作机制的分析，笔者在实时嵌入式操作系统uc/os下编写的触摸屏驱动程序应用于基于arm7202的智能控制器，实践证明系统稳定可靠，满足了在复杂的实时多任务环境中触摸屏快速响应的要求。