基于ADS7843控制芯片和單片機實現(xiàn)應用系統(tǒng)的連接與設計

現(xiàn)如今，LCD觸摸屏越來越普及，逐漸成為當今的主流配置，其在艦艇武器裝備的手持檢測設備上的應用也越來越廣泛。觸摸屏分為電阻式、電容式、表面聲波式和紅外線掃描式等類型，其中使用最多的是電阻觸摸屏．四線電阻式觸摸屏由兩個透明電阻膜構成．在它的水平和垂直電阻網上施加電壓．就可通過A/D轉換在觸摸點測量出電壓從而對應得到相應的二維坐標值。本文針對觸摸屏接口芯片ADS7843的功能特性．重點探討觸摸屏控制器應用中的相關問題．同時給出其與ATmega64微處理器的通訊實現(xiàn)和軟硬件設計。

1 ADS7843控制芯片內部結構及主要功能

ADS7843之所以能實現(xiàn)對觸摸屏的控制。是因為其內部結構很容易實現(xiàn)電極電壓的切換，并能進行快速A／D轉換。圖1為其內部結構示意圖。

圖1 ADS7843控制芯片內部結構示意圖

顯然．觸摸屏的控制芯片要完成兩件事：其一、完成電極電壓的切換；其二、采集接觸點處的電壓值，即A／D轉換。BurrBrown公司生產的ADS7843芯片是一個內置12位模數(shù)轉換、低導通電阻模擬開關的串行接口芯片，供電電壓2.7~5 V，最高轉換速率為125 kHz，在125 kHz轉換速率和2.7 V供電電壓下的功耗為750μW．在關閉模式下的功耗為0.5μW，顯見ADS7843的低功耗、高速率和在便攜式檢測設備上的良好適用性。

圖2觸點坐標（）【軸或Y軸）獲取子程序流程圖

AD57843通過連接觸摸屏x+將觸摸信號輸入到A/D轉換器．同時打開Y+和Y一驅動，然后數(shù)字化X+電壓，得到當前Y位置的測量結果：同理也可得到X方向的坐標。實際上ADS7843控制器分時向X、Y電極對施加電壓．并把測量電極上的電壓信號轉換為相應觸摸點的X、Y坐標。

ADS7843根據微控制器發(fā)來的不同測量命令導通相應的模擬開關。以便向觸摸屏電極對提供電壓，并把相應電極上的觸點坐標位置所對應的電壓模擬量引入A／D轉換器，完成一次電極電壓切換和A／D轉換．需要通過串口往ADS7843發(fā)送控制字，轉換完成后再通過串口讀出電壓轉換值。

2 ATmega64微處理器的功能特性

實際的觸摸屏輸入系統(tǒng)由觸摸屏、觸摸屏控制器和微控制器三部分組成。前文已提及觸摸屏和觸摸屏控制器，至于微控制器—應用系統(tǒng)的核心控制部件。它的選擇將在很大程度上影響系統(tǒng)的整體性能。ATmega64是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間使ATmega64的數(shù)據吞吐率高達1 MIPS／MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。

作為一類高性能、低功耗的8位AVR微處理器。ATmega64內部有以下非易失性程序和數(shù)據存儲器：64K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash（具有同時讀寫的能力1．擦寫壽命達10000次，2K字節(jié)EEPROM。4K字節(jié)片內SRAM，64K字節(jié)可選外部存儲空間。ATmega64的指令有130條．且大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期。另外其有32個8位通用工作寄存器，53個可編程的I／0口，具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器（RTC），可工作于主機／從機模式的SPI串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC。

ATmega64與ADS7843采用串行通訊接口SPI通訊。串行外設接口 SPI允許ATmega64和外設之間進行高速的同步數(shù)據傳輸。ATmega64 SPI的特點是：全雙工。3線同步數(shù)據傳輸，主機或從機操作．LSB首先發(fā)送或MSB首先發(fā)送可選．7種可編程的比特率。傳輸結束中斷。

3 應用系統(tǒng)的硬件連接及控制實現(xiàn)

艦艇武器裝備的手持檢測設備上的實際觸摸屏輸入系統(tǒng)．采用四線電阻式觸摸屏．觸摸屏控制器采用ADS7843，微控制器用ATmega64。

當屏觸發(fā)生時，ADS7843向ATmega64發(fā)出中斷請求，由ATmega64響應該中斷請求．啟動通信過程，讀取ADS7843的轉換結果，從而獲取屏觸點坐標。通過將ss引腳電平的拉低。微處理器啟動一次通訊過程．它將需要發(fā)送的數(shù)據放入相應的移位寄存器，同時，微處理器在SCK引腳上產生時鐘脈沖以交換數(shù)據擻據從微處理器的MOSI移出．從MISO移入。

由于ADS7843各信號的時序受外部輸入時鐘信號頻率的影響．因此ATmega64與ADS7843之間的SPI數(shù)據需要配置確定的傳送時序。對SPI數(shù)據寄存器SPDR寫人數(shù)據即啟動SPI時鐘，將8比特的數(shù)據移入ADS7843。傳輸結束后SPI時鐘停止．傳輸結束標志SPIF置位。如果此時SPI控制寄存器SPCR的中斷使能位SPIE置位．中斷就會發(fā)生。圖2、圖3分別給出了觸點坐標（x軸或Y軸）獲取子程序的流程和屏觸中斷服務程序的流程。

圖3屏觸中斷服務程序流程圖

實現(xiàn)圖3流程的具體程序為：

#define spiiflag SPSR_Bit7

#define spi_busy PINB_Bit4

void delayms（uchar mst） /*毫秒延時程序*/

{

uint i=0；

uchar j；

for {j=0;j for（i=568；i》0；i--）

{ asm（“nop”）；}

}

void spi_init（void） /*SPI傳送初始化設置*/

{

SPCR=（1《 SPSR=0x00; /*設置SPl2X=0 SPI不倍速*/

}

void SPI_MasterTransmit（char cData） /*SPI主機傳輸函數(shù)*/

{

SPDR=cData；

while（！spiiflag）；

spiiflag=0；

}

unsigned int Get_Touch_Ad（unsigned char channel） /*讀取轉換結果*/

{

unsigned int ad_tem；

while（1）{

ANX9030_Resetn_Pin=0;

delay_ms（2）；

ANX9030_Resetn_Pin=l；

delay_ms（2）；

c=ANX9030_i2c_read_p0_reg（ANX9030_DEV_IDL_REG，&c1）;

if（（c==0）＆&（c1==0x30））{

c=ANX9030_i2c_read_p0_reg（ANX9030_DEV_IDH—REG，＆c1）；

if（（c==o）&&（c1==Ox90））

break；

}}

ANX9030在上電復位后，設置DE_GEN和BT_656同步信號檢測。然后進行像素格式和時鐘路徑的設置來配置視頻信息。由于HDMI兼容DVI．所以發(fā)送端可工作在HDMI模式或DVI模式，在此只需對ANX9030的HDMI—MODE位設置為I（HDMI）或o（ovt）f10可。檢測到HDMI模式后．設置HDMI的音頻格式及數(shù)據包，沒有異常中斷時，使能數(shù)據包發(fā)送即可把音視頻數(shù)據包等信息發(fā)送出去．發(fā)送成功后返回。

除了像素時鐘檢測（CKDT）和熱插拔檢測（HPDT）功能外。ANX9030的大部分功能都處于待機狀態(tài)，軟件需要正確的配置其他寄存器。這些寄存器的詳細配置可參考ANX9030的芯片資料。

ANX9030的異常處理。由于ANX9030提供了16個中斷觸發(fā)源．包括軟件觸發(fā)中斷、檢測到顯示器中斷、接收端上電／斷電檢測中斷、S／PDIF輸入丟包中斷及CTS變化中斷等，所以源端主控制器需要一個中斷來管理ANX9030所發(fā)出的中斷。一般只需要熱拔插檢測、RI_128連接完整性檢測及音頻FIFO溢出、CTS變化等斷即可。本設計利用EP9302的中斷引腳INT0來捕獲ANX9030引發(fā)的中斷，然后進行相應的中斷處理。

4 結束語

HDMI是針對下一代多媒體影音設備所開發(fā)的傳輸接口，適用于數(shù)字電視、DVD播放機、DVD錄放機、PVR、機頂盒及其他數(shù)字視聽產品．現(xiàn)在已廣泛應用于PC機及平板顯示器等消費類電子產品上。本文詳細說明了HDMI接口原理、源接口芯片特點、接口電路設計及在ARM9嵌入式平臺上系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)可用于安防監(jiān)控和高清晰視頻會議等領域。

本文作者創(chuàng)新觀念：把高清多媒體接口HDMI應用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，和一般監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有監(jiān)控場景更加清晰和使用靈活等優(yōu)點。

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