ADC触摸屏

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title: ADC触摸屏

tags: ARM

date: 2018-11-02 18:35:45

ADC触摸屏

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• title: ADC触摸屏tags: ARMdate: 2018-11-02 18:35:45

硬件原理

s3c2440有8通道的ADC，一次同时只能查询一个通道。分为A0~A7。这里的P（positive）表示的是正的意思

ADC通道
A4	TSYM	-Y
A5	TSYP	+Y
A6	TSXM	-X
A7	TSXP	+X

触摸屏采样有3种方式：

• 自动反转XY轴相关开关采样
• 手动切换开关采样
• 等待中断模式，这个是平时没按下的状态

电阻屏的触摸原理，其实就是在一个均匀的电阻上采样后得到电压，然后基于vcc算出相对偏移.假设电阻总长为L,采样电压为V1,那么长度偏移则是V/DVDD*L.



基于此在X方向和Y方向均有均匀电阻.所以触摸屏实际是两片透明且均匀的电阻,不按下的时候中间并不导通.转换选择导通X方向与Y方向依次测的X坐标与Y坐标.也就是先连接Xm--Xp,侧的Yp的采样,就能获得X的偏移.

板载电路

这里X轴和Y轴接反了,尅使用Tslib库旋转倒置等

等效电路

关闭模式:断开上拉电阻与4线电路,防止漏电流

空闲等待中断:这个状态是平时没有按下触摸屏,等待按下触发一个按下的中断,当左右两边电阻触发的时候,导通了XP到YM到GND,这将使Y_ADC=0,--↓__产生一个下降沿等待中断模式设置值为 ADCTSC=0xd3； // XP_PU， XP_Dis， XM_Dis，YP_Dis，YM_En同样的，当按下后，还是同样的等效电路，当松开的时候，会有一个上升延中断.配置ADCTSC的BIT8即可.

X轴采样:这里连通XP-XM,采样X_ADC

Y轴采样:这里连通YP-YM,采样Y_ADC

测量逻辑

触摸屏实际有两层，按下的时候，导通了上下两个平面，通过等效电路，可以看出通过切换开关，能够得到两种阻值。

1. 按下触摸屏触发中断,打开ADC采样,等待ADC采样完成中断
2. 松开触摸屏触发中断,退出流程
3. ADC中断中获得XY的坐标,然后依然需要采样输出,这里可以采用打开定时器,定时采样
4. 定时器中断到后,判断是否抬起,如果依然按下,触发ADC采样,这里关闭定时器自身的处理函数(关闭定时器中断).如果抬起,触摸屏转换到等待状态,关闭自身中断.
5. 流程图在这里

程序设计(一)获得ADC

寄存器初始化

这里的DELAY 可以用作稳定ADC输出,也就是按下后多长时间开始采样

/*
1. 设置允许分配，分配系数为49+1，时钟为100M/50=2
2.  选择A0通道，因为后面选择自动转换，可以不考虑通道
*/
ADCCON = (1<<14) | (49<<6) | (0<<3);

/*  按下触摸屏, 延时一会再发出TC中断
 *  延时时间 = ADCDLY * 晶振周期 = ADCDLY * 1 / 12000000 = 5ms
 */
ADCDLY = 60000;

中断初始化

//清除挂起标志
SUBSRCPND = (1<<TC_INT_BIT) | (1<<ADC_INT_BIT);
//取消次级屏蔽
INTSUBMSK &= ~((1<<ADC_INT_BIT) | (1<<TC_INT_BIT));
//注册中断函数，INTMSK &= ~(1<<irq); 取消源的mask
register_irq(31, AdcTsIntHandle);

void register_irq(int irq, irq_func fp)
{
	irq_array[irq] = fp;

	INTMSK &= ~(1<<irq);
}

ADC模式（中断、测量）

ADC在工作中存在3个模式的切换，空闲的时候进入等待按下中断的模式，然后进入自动测量的模式，在测量完成后需要进入等待松开的中断模式.此时可以设置定时器等待触发下一次的自动测量

// 空闲下等待触发落下中断
void enter_wait_pen_down_mode(void)
{
	ADCTSC = WAIT_PEN_DOWN | PULLUP_ENABLE | YM_ENABLE | YP_DISABLE | XP_DISABLE | 			XM_DISABLE | WAIT_INT_MODE;
}
//等待抬起的中断
void enter_wait_pen_up_mode(void)
{
	ADCTSC = WAIT_PEN_UP | PULLUP_ENABLE | YM_ENABLE | YP_DISABLE | XP_DISABLE | 			XM_DISABLE | WAIT_INT_MODE;
}
//自动测量模式
void enter_auto_measure_mode(void)
{
	ADCTSC = AUTO_PST | NO_OPR_MODE;
}

中断函数

1. 定时器中断函数
2. adc中断函数，包括adc采样完成中断和触摸屏触发中断

备注:可以发现，松开状态下进入中断，都进入空闲等待按下中断模式

触摸屏中断

if 松开中断
 	关闭一切,进入等待按下模式
else 按下中断
	进入自动测量模式
	打开adc

定时器中断

if 松开
	关闭定时器
	进入等待按下模式
else 按下
	进入自动测量模式
	打开adc

ADC中断

if 松开
	关闭定时器
	进入等待按下模式
else 按下
	打印adc值
	*进入等待中断模式
	打开定时器

//这里可以优化做平均值
if 松开
	关闭定时器
	进入等待按下模式
	上报数据
else 按下
	if 测量计数到达16次
		返回平均值，开启定时器
	else
        直接进入自动测量模式

优化版本

进入adc中断
进入触摸屏中断
进入定时器中断后 都先关闭定时器

进入adc中断后
if按下
	满16次采样后打开定时器，进入等待松开中断
	未满16次继续打开adc采样
else 松开
	进入等待按下中断
	上报0

进入触摸屏中断
if 按下
	打开adc开始采样
else 松开
	进入等待按下中断
	上报0

进入定时器中断且当前定时器状态为open
if 按下
	打开adc采样
else 松开
	进入等待按下中断
	上报0

程序设计(二)获得坐标

同理,Y轴的坐标也按照相同的方式计算.程序设计中依次画出5个十字架,用户点击后计算K与b偏差

生产者与消费者

生产者:这里ADC完成测量后上报ADC采样,可以理解为生产者.在ADC采样完成16次并且依然按下的情况下上报实际adc,其他情况上报0.这里设置一个标志,只有等消费者取出数据之后,再上传数据.这里都是在中断中上报数据

void report_ts_xy(int x, int y, int pressure)
{
	//printf("x = %08d, y = %08d\n\r", x, y);

	if (g_ts_data_valid == 0)
	{
		g_ts_x = x;
		g_ts_y = y;
		g_ts_pressure = pressure;
		g_ts_data_valid = 1;
	}
}

消费者:中断中生产数据,循环中获取数据,取得数据后清除标志允许生产者上传数据.

void ts_read_raw(int *px, int *py, int *ppressure)
{
	while (g_ts_data_valid == 0);
	*px = g_ts_x;
	*py = g_ts_y;
	*ppressure = g_ts_pressure;
	g_ts_data_valid = 0;
}

状态标志: g_ts_data_valid是标志.0表示消费者已经取走数据,无新数据产生

ADC获取

1. 等待点击,直到按键按下
2. 按下后检测弹开,后上报数据坐标

/* 等待点击 */

do {
    ts_read_raw(&x, &y, &pressure);
} while (pressure == 0);

/* 等待弹开 */
do {
    *px = x;
    *py = y;
    ts_read_raw(&x, &y, &pressure);
    printf("get raw data: x = %08d, y = %08d\n\r", x, y);
} while (pressure);

1. 判断XY是否颠倒.取X轴上的两个坐标A-----B,那么BX-AX应大于BY-AY,BY-AY约等于0

int is_ts_xy_swap(int a_ts_x, int a_ts_y, int b_ts_x, int b_ts_y)
{
	int dx = b_ts_x - a_ts_x;
	int dy = b_ts_y - a_ts_y;

	if (dx < 0)
		dx = 0 - dx;
	if (dy < 0)
		dy = 0 - dy;

	if(dx > dy)
		return 0; /* xy没有反转 */
	else
		return 1; /* xy反了 */
}

1. 如果颠倒的话,需要将每个点的X与Y互换

if (g_ts_xy_swap)
{
    /* 对调所有点的XY坐标 */
    swap_xy(&a_ts_x, &a_ts_y);
    swap_xy(&b_ts_x, &b_ts_y);
    swap_xy(&c_ts_x, &c_ts_y);
    swap_xy(&d_ts_x, &d_ts_y);
    swap_xy(&e_ts_x, &e_ts_y);
}

1. 坐标计算

/*
----------------------------
|                          |
|  +(A)              (B)+  |
|                          |
|                          |
|                          |
|            +(E)          |
|                          |
|                          |
|                          |
|  +(D)              (C)+  |
|                          |
----------------------------

*/

/* 确定公式的参数并保存 */
ts_s1 = b_ts_x - a_ts_x;
ts_s2 = c_ts_x - d_ts_x;
lcd_s = xres-50 - 50;

ts_d1 = d_ts_y - a_ts_y;
ts_d2 = c_ts_y - b_ts_y;
lcd_d = yres-50-50;

g_kx = ((double)(2*lcd_s)) / (ts_s1 + ts_s2);
g_ky = ((double)(2*lcd_d)) / (ts_d1 + ts_d2);

g_ts_xc = e_ts_x;
g_ts_yc = e_ts_y;

g_lcd_xc = xres/2;
g_lcd_yc = yres/2;

printf("A lcd_x = %08d, lcd_y = %08d\n\r", get_lcd_x_frm_ts_x(a_ts_x), get_lcd_y_frm_ts_y(a_ts_y));

int get_lcd_x_frm_ts_x(int ts_x)
{
	return g_kx * (ts_x - g_ts_xc) + g_lcd_xc;
}

int get_lcd_y_frm_ts_y(int ts_y)
{
	return g_ky * (ts_y - g_ts_yc) + g_lcd_yc;
}

程序优化

视频教学修改要点

1. 启动ADC时不应该进入等待中断模式，它会影响数据，视频教程中会有adc中断和定时器中断碰撞的问题，也就是adc采样未完成，可能先发生定时器中断的问题，然后定时器中断去触发等待中断的模式
2. 只有在"等待中断模式"下才可以使用ADCDAT0'BIT 15来判断触摸笔状态
3. 校准非常重要，所以在程序种多次测量求平均值(不仅仅是在adc中断中求平均值)

寄存器ADCDAT0只有在等待中断的模式中才能用来判断是按下还是松开状态，所以定时器中断中不能用该寄存器.所以当定时器中断发生在ADC采样中的时候，不应该打断adc采样.韦东山的优化是先判断是否是自动采样模式，如果是在采样则退出.

void touchscreen_timer_irq(void)
{
	//定时器开关
	if (get_status_of_ts_timer() == 0)
		return;
/*------------------------------------------------------------
定时器开关只会被ADC采样16次完成后打开，其他状态下均会关闭定时器，
包括进入本函数这里的按下状态后进入自动测量模式
 ***************************************************************/
	if (is_in_auto_mode())
		return;

	/* 只有在"等待中断模式"下才可以使用ADCDAT0'BIT 15来判断触摸笔状态 */

	if (ADCDAT0 & (1<<15)) /* 如果松开 */
	{
		printf("timer set pen down\n\r");
		ts_timer_disable();
		enter_wait_pen_down_mode();
		report_ts_xy(0, 0, 0);
		return;
	}
	else  /* 按下状态 */
	{
		/* 进入"自动测量"模式 */
		enter_auto_measure_mode();

		/* 启动ADC */
		ADCCON |= (1<<0);
	}
}

个人修改意见

我觉得更应该更改为如果开启了adc的采样，应该是去关闭定时器的标志.防止碰撞.定时器中断必须在采样16次完成之后才会发生.然后进入定时器中断处理的时候就能确保不会与adc中断冲突，也就是一定是在等待中断模式，上述的is_in_auto_mode也是可以去除的.

if (is_in_auto_mode())
    return;

所以我的优化方案是

进入adc中断
进入触摸屏中断
进入定时器中断后 都先关闭定时器

进入adc中断后
if按下
	满16次采样后打开定时器，进入等待松开中断
	未满16次继续打开adc采样
else 松开
	进入等待按下中断
	上报0

进入触摸屏中断
if 按下
	打开adc开始采样
else 松开
	进入等待按下中断
	上报0

进入定时器中断且当前定时器状态为open
if 按下
	打开adc采样
else 松开
	进入等待按下中断
	上报0

总结

1. 处理好各种中断下的模式
2. 判断断开还是按下应该是在等待中断模式下的
3. 校准值应该求平均
4. 采样画点值也该求平均

TODO

参考tslib 中更牛逼的矫正算法