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1.觸摸屏驅(qū)動程序的模型

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1.1 分層觸摸屏驅(qū)動層序結(jié)構(gòu)

本觸摸屏驅(qū)動采用分層驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動模型如下圖所示，這種結(jié)構(gòu)將驅(qū)動程序代碼區(qū)分為上層模型設(shè)備驅(qū)動層(MDD),下層是依賴平臺的驅(qū)動層(PDD)。其中MDD層通常無需修改就可以直接使用，改部分提供面向GWES的DDI的接口，而MDD通過指定的DDSI函數(shù)接口調(diào)用PDD，這就是我們通常驅(qū)動要實現(xiàn)的部分。PDD部分和MDD部分除了DDSI函數(shù)集接口外，還要實現(xiàn)一些指定的變量的定義或變量初始化動作(比如，gIntrTouch和gIntrTouchChanged在PDD層定義，但主要在MDD層使用。)，也就是說MDD層和PDD層之間并不一定是以嚴格的分層模型來實現(xiàn)的，有時候也要通過共享變量的方式來完成交互。

1.2 DDI函數(shù)集(MDD層)

TouchPanelPowerHandler(BOOL boff)

Touch Screen的電源管理函數(shù),boff:TRUE表示關(guān)閉電源，F(xiàn)ALSE表示打開電源，其只是調(diào)用DdsiTouchPanelPowerHandler()函數(shù)，該函數(shù)在進入或退出poweroff狀態(tài)時產(chǎn)生。

TouchPanelCalibrationAPoint()

該函數(shù)用于校準輸入的觸摸屏坐標，把觸摸屏坐標轉(zhuǎn)換為顯示坐標，利用了公式Sx=A1*Tx+B1*Ty+C和Sy=A2*Tx+B2*Ty+C2。

TouchPanelReadCalibrationPoint()

在執(zhí)行觸摸屏校準程序時，用這個函數(shù)獲得在當前校準點的十字形上點擊的觸摸屏坐標。

TouchPanelReadCalibrationAbord()

該函數(shù)在校準取消時被調(diào)用(在觸摸屏校準程序運行過程中取消校準)，僅僅設(shè)置狀態(tài)位和事件后返回。

TouchPanelDisable()

禁用觸摸屏(touch panel)設(shè)備,該函數(shù)關(guān)閉ISR,停止中斷和注銷事件及其他同步手段，此函數(shù)調(diào)用了DdsiTouchPanelDisable()函數(shù)。

TouchPanelEnable(PFN_TOUCH_PANEL_CALLBACK    pfnCallback)

PfnCallback是指向處理touch panel事件的回調(diào)函數(shù)，該函數(shù)的執(zhí)行動作：

⑴創(chuàng)建事件hTouchPanelEvent和hCalibrationSampleAvailable，其中當觸筆按下或抬起，或者定時器中斷時會觸發(fā)hTouchPanelEvent事件，而在校準狀態(tài)下當有校準數(shù)據(jù)輸入時會觸發(fā)hCalibrationSampleAvailable事件。

⑵初始化臨界區(qū)，初始化所需的觸摸屏中斷gIntrTouch和gIntrTouchChanged，并且把它們關(guān)聯(lián)到事件hTouchPanelEvent中。

⑶創(chuàng)建IST TouchPanelpISR,并設(shè)定其優(yōu)先級。

TouchPanelSetCalibration()

該函數(shù)通過運行觸摸屏校準程序時的校準動作獲得顯示坐標(Sx,Sy)和觸筆在十字形上按下的觸摸坐標(Tx,Ty)用于計算校準參數(shù)A1,B1,C1和A2,B2,C2。

TouchPanelGetDeviceCaps()

用于查詢觸摸屏設(shè)備支持的具體功能，通過DDSI函數(shù)查詢相應(yīng)的信息，當查詢屏幕坐標信息時保存屏幕信息，供后面程序計算校準參數(shù)所用。

TouchPanelSetMode()

用于設(shè)置觸摸屏的工作模式(采用低采樣率還是高采樣率)，當設(shè)置IST優(yōu)先級時直接通過內(nèi)核API來完成，而直接將其他設(shè)置交給DdsiTouchPanelSetMode()函數(shù)來處理。

1.3WinCE  DDSI函數(shù)集(PDD層)

DdsiTouchPanelGetDeviceCaps(INT iIndex, LPVOID lpOutput)

查詢touch panel設(shè)備的相關(guān)信息。

IIndex:查詢的索引值，其取值如下：

TPDC_SAMPLE_RATE_ID:查詢采樣率信息。

TPDC_CALIBRATION_POINT_COUNT_ID：查詢用于校驗的點的個數(shù)。

TPDC_CALIBRATION_POINT_ID：查詢需要校驗的點的坐標。

LpOutput：根據(jù)iIndex值分別指向相關(guān)的信息。

DdsiTouchPanelSetMode()

設(shè)置Touch Panel工作模式。

iIndex：模式索引

TPSM_SAMPLERATE_HIGH_ID：高采樣率

TPSM_SAMPLERATE_LOW_ID：低采樣率

lpInput：指向包含相關(guān)信息的內(nèi)存

DdsiTouchPanelEnable()

該函數(shù)所執(zhí)行的動作：

⑴為需要用到的I/O，ADC,PWM和INT寄存器分配內(nèi)存空間。

⑵配置觸摸屏控制器、中斷控制器和PWM的寄存器。

⑶申請觸摸屏中斷gIntrTouch和定時器中斷gIntrTouchChanged，并且對它們進行初始化，為物理中斷號分配相應(yīng)的系統(tǒng)邏輯中斷號。。

DdsiTouchPanelDisable()

屏蔽觸摸屏中斷和釋放為I/O，ADC,PWM和INT寄存器分配的WinCE內(nèi)存空間。

DdsiTouchPanelAttach()

只是簡單地返回1。

DdsiTouchPanelDetach()

只是簡單地返回0。

DdsiTouchPanelGetPoint (TOUCH_PANEL_SAMPLE_FLAGS * pTipStateFlags,

                       INT * pUncalX,

                       INT * pUncalY )

獲得Touch Panel上被按下的點的狀態(tài)和坐標。

◆pTipState：當前觸摸點的狀態(tài)，比如無效點，有效點，被按下的點等。

◆pUnCalX：觸摸點的X坐標

◆pUnCalY：觸摸點的Y坐標

◆DdsiTouchPanelPowerHandler()

設(shè)置touch panel的電源狀態(tài),boff:TRUE表示關(guān)閉電源，F(xiàn)ALSE表示打開電源，

2.觸摸屏驅(qū)動程序的實現(xiàn)

Windows CE5.0觸摸屏驅(qū)動程序采用中斷方式對觸摸筆的按下狀態(tài)進行檢測，如果檢測到觸摸筆按下將產(chǎn)生中斷并觸發(fā)一個事件通知一個工作線程開始采集數(shù)據(jù)。同時，驅(qū)動將打開一個硬件定時器，只要檢測到觸摸筆仍然在按下狀態(tài)將定時觸發(fā)同一個事件通知工作線程采集數(shù)據(jù)，直到觸摸筆抬起后關(guān)閉該定時器，并重新檢測按下狀態(tài)。驅(qū)動中采用了觸摸屏中斷以及定時器中斷２個中斷源，不僅可以監(jiān)控觸摸筆按下和抬起狀態(tài)，而且可以檢測觸摸筆按下時的拖動軌跡。觸摸屏驅(qū)動流程下圖所示

3.四線電阻式觸摸屏的工作原理

四線電阻式觸摸屏的結(jié)構(gòu)如圖1，在玻璃或丙烯酸基板上覆蓋有兩層透平，均勻?qū)щ姷腎TO層，分別做為X電極和Y電極，它們之間由均勻排列的透明格 點分開絕緣。其中下層的ITO與玻璃基板附著，上層的ITO附著在PET薄膜上。X電極和Y電極的正負端由“導(dǎo)電條”（圖中黑色條形部分）分別從兩端引 出，且X電極和Y電極導(dǎo)電條的位置相互垂直。引出端X-，X+，Y-，Y+一共四條線，這就是四線電阻式觸摸屏名稱的由來。當有物體接觸觸摸屏表面并施以 一定的壓力時，上層的ITO導(dǎo)電層發(fā)生形變與下層ITO發(fā)生接觸，該結(jié)構(gòu)可以等效為相應(yīng)的電路，

計算觸點的X,Y坐標分為如下兩步：

1. 計算Y坐標，在Y+電極施加驅(qū)動電壓Vdrive， Y-電極接地，X+做為引出端測量得到接觸點的電壓，由于ITO層均勻?qū)щ?，觸點電壓與Vdrive電壓之比等于觸點Y坐標與屏高度之比。

2. 計算X坐標，在X+電極施加驅(qū)動電壓Vdrive， X-電極接地，Y+做為引出端測量得到接觸點的電壓，由于ITO層均勻?qū)щ?，觸點電壓與Vdrive電壓之比等于觸點X坐標與屏寬度之比。

測得的電壓由ADC轉(zhuǎn)化為觸摸點的原始坐標（數(shù)值范圍由所選用的A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)決定）后，還要根據(jù)具體使用的液晶屏實際像素進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后通過校準直接轉(zhuǎn)化為屏幕上的坐標，供GWES使用。

4.觸摸屏的接口部分

◆X+:連接觸摸屏控制器的TSXP，。

◆X-:連接觸摸屏控制器的TSXM。

◆Y+:連接觸摸屏控制器的TSYP。

◆Y-:連接觸摸屏控制器的TSYM。

在觸摸屏接口使用時，TSXM或TSYM應(yīng)該接觸摸屏接口的。

5.配置控制器硬件

5.1 ADCCON-----ADC控制寄存器

ECFLG：ADCCON[15]，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束標志，只讀，0表示AD轉(zhuǎn)換在過程中；1表示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束。

PRSCEN：ADCCON[14]，AD轉(zhuǎn)換器預(yù)分頻器使能，在此使能，故為1。

PRSCVL：ADCCON[13:6]，AD轉(zhuǎn)換器預(yù)分頻器值，在此為49。

SEL_MUX：ADCCON[5:3]，模擬信號輸入通道選擇，在此選擇XP，故為7。

STDBM：ADCCON[2]，備用操作模式選擇，在此選擇普通操作模式，故為0。

READ_START：ADCCON[1]，通過讀取來啟動A/D轉(zhuǎn)換，在此選擇通過讀取操作無效來啟動A/D轉(zhuǎn)換，故為0。

ENABLE_START，ADCCON[0]，通過使能該位來啟動A/D轉(zhuǎn)換，在此選擇無操作。此位在A/D轉(zhuǎn)換開始后被使能。

5.2 ADCTSC-----ADC觸摸屏控制寄存器

UD_SEN：ADCTSC[8]，在此選擇檢測到觸筆按下就產(chǎn)生中斷信號，故為0。

YM_SEN：ADCTSC[7]，YM開關(guān)使能，在此選擇YM輸出驅(qū)動有效(GND)，故為1。

YP_SEN：ADCTSC[6]，YP開關(guān)使能，在此選擇YP輸出驅(qū)動無效(AIN5)，故為1。

XM_SEN：ADCTSC[5]，XM開關(guān)使能，在此選擇XM輸出驅(qū)動無效(Hi-Z)，故為0。

XP_SEN：ADCTSC[4]，XP開關(guān)使能，在此選擇XP輸出驅(qū)動無效(AIN7)，故為1。

PULL_UP：ADCTSC[3]，上拉開關(guān)使能，在此選擇XP上拉有效，故為0。

AUTO_PST：ADCTSC[2]，初始化時，在此選擇自動連續(xù)測量X坐標和Y坐標，故為0，但如果開始轉(zhuǎn)換時，應(yīng)該置1。

XY_PST：ADCTSC[1:0]，手動測量X坐標和Y坐標，在此選擇等待中斷模式，故為3。

注：當?shù)却|摸屏中斷時，XP_SEN位(XP輸出無效)應(yīng)該置為1，且PULL_UP(XP上拉使能)位應(yīng)該置為0。

5.3 ADCDLY-----ADC開始延時寄存器

DELAY：ADCDLY[154:0]，因為選擇等待中斷模式，此值表示，當觸筆按下出現(xiàn)在睡眠模式時，產(chǎn)生一個用于推出睡眠模式的信號，有幾個毫秒的時間間隔。在此此值為40000？？？？？？？？？(40s，太長了吧？)

SUBINTMSK-----WinCE中子中斷屏蔽寄存器

該寄存器有11位，每位和一位中斷源相關(guān)。觸摸屏中斷請求有效，故第十位應(yīng)設(shè)為0。

v_pINTregs->INTSUBMSK &= ~(1<

5.4 TCFG1-----5路多路器及DMA模式選擇寄存器

MUX3：TCFG1[15:12]，為PWM計時器3選擇多路輸入，并初始化其值，每個定時器都有一個時鐘分頻器，其可以生成5鐘不同的分頻信號(1/2,1/4,1/8,1/16和TCLK)，在此選擇1/16分頻。

v_pPWMregs->TCFG1 &= ~(0xf << 12); /* Timer3's Divider Value   */

v_pPWMregs->TCFG1 |= (3   << 12);     /* 1/16   

TCNTB3-----PWM定時器3計數(shù)緩存寄存器，選擇定時器3為時鐘，比如定義10ms中斷一次，提供觸摸屏采樣時間基準，即10ms觸摸屏采樣一次。在此為17×1000/100=170，在此PCLK=400MHz/6，可以得出timer3的時鐘頻率=PCLK/(244+1).16,可以算數(shù)觸摸屏就是10ms產(chǎn)生一次定時中斷，進行一次采樣。#p#

6.判斷觸摸屏是否被觸摸和中斷處理

我們采用中斷等待模式，當觸筆按下時，觸摸屏控制器產(chǎn)生中斷信號(INT_TC)給中斷控制器，中斷處理程序捕捉到這個物理中斷后，調(diào)用已注冊的ISR來決定如何處理這個硬件中斷。ISR向內(nèi)核返回對應(yīng)于這個物理中斷的邏輯中斷號，比如我們用觸筆按下觸摸屏?xí)r，產(chǎn)生INT_TC物理中斷，ISR把物理中斷號映射成邏輯中斷信號，然后操作系統(tǒng)根據(jù)物理中斷號觸發(fā)所關(guān)聯(lián)的WinCE事件內(nèi)核對象gIntrTouch，從而等待這個事件內(nèi)核對象的IST(TouchPanelpISR，這個名字不是很合理應(yīng)該改為TouchPanelpIST)來開始執(zhí)行中斷處理。

我們在驅(qū)動中采用了兩個中斷源，一個是觸摸屏中斷(包括觸筆按下或抬起中斷，根據(jù)ADC觸摸屏控制寄存器ADCTSC的UD_SEN位來決定，在代碼中的名字是gIntrTouch)，也就是說當觸筆按下或抬起時會產(chǎn)生物理中斷INT_TC，其對應(yīng)的邏輯中斷號為SYSINTR_TOUCH；另一個是定時器中斷(在此采用timer3)，只要檢測到觸筆仍然在按下狀態(tài)，將定時(在此是10ms，在代碼中的名字是gIntrTouchChanged)產(chǎn)生定時中斷INT_TIMER3，其對應(yīng)的邏輯中斷號為SYSINTR_TOUCH_CHANGED。這兩個中斷產(chǎn)生時都會觸發(fā)同一個事件hTouchPanelEvent，然后等待這個時間的IST(TouchPanelpISR)線程將開始執(zhí)行。

以下是產(chǎn)生中斷的條件

⑴ 觸筆按下時，產(chǎn)生觸摸屏中斷。

⑵ 觸筆抬起時，也產(chǎn)生觸摸屏中斷。

⑶ 觸筆按下產(chǎn)生觸摸屏中斷的同時，驅(qū)動打開硬件定時器timer3，只要檢測到觸筆仍然在按下狀態(tài)，將定時(每隔10ms產(chǎn)生定時器中斷)中斷。

判斷觸筆對于觸摸屏的活動情況的流程如下： 

7. 獲得穩(wěn)定、去抖動的位置測量數(shù)據(jù)

在獲得觸摸點的原始坐標（數(shù)值范圍由所選用的A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)決定）后，還要根據(jù)具體使用的液晶屏實際像素進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后通過校準直接轉(zhuǎn)化為屏幕上的坐標，以方便圖形界面的后續(xù)開發(fā)，然后通過回調(diào)函數(shù)把屏幕坐標和采樣狀態(tài)這些參數(shù)傳遞給GWES

人機界面中對觸摸屏的操作有以下3鐘：

⑴ 觸摸筆在觸摸屏上的位置不變。

⑵ 觸摸筆在觸摸屏上連續(xù)滑過。

⑶ 觸摸筆在觸摸屏上有大幅度的跳躍。

7.1 觸摸屏采樣程序

當觸筆按下時，就開始進行觸摸屏觸摸坐標的采樣，同時打開定時中斷，為10ms后的定時器中斷做好準備。下面是采樣過程：

⑴ 通過對ADC控制寄存器ADCCON和ADC觸摸屏控制寄存ADCTSC的設(shè)置，啟動自動測量X坐標和Y坐標。

⑵ 等待AD轉(zhuǎn)換完成，通過對ADCCON的ECFLG的訪問可以判斷AD轉(zhuǎn)換完成與否。

⑶ AD轉(zhuǎn)換完成后，就通過對ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器ADCDAT0和ADCDAT1的讀取觸摸屏坐標的Y坐標和X坐標值。

⑷ 回到第一步，連續(xù)取得5組數(shù)據(jù)，求和并計算其平均值，如果平均值和這5組數(shù)據(jù)中最近一次數(shù)據(jù)的差值大于我們規(guī)定的閾值(這個閾值應(yīng)該需要根據(jù)我們采用的LCD屏的分辨率來決定)時，認為此次采樣值無效，同時對修改寄存器ADCTSC的設(shè)置，讓其處于等待中斷模式，為下次中斷(觸筆抬起中斷做好準備)。

7.2 觸摸屏濾波程序

通過函數(shù)TSP_GetXY()得到觸筆按下位置的觸摸屏坐標后，到把校準后的坐標通過回調(diào)函數(shù)傳遞給GWES，其中此回調(diào)函數(shù)是通過GWES調(diào)用TouchPanelEnable(pfnCallback)函數(shù)傳遞進來的，這過程有以下步驟：

⑴ 通過函數(shù)TSP_GetXY()得到觸筆按下位置的觸摸屏坐標。

⑵ 根據(jù)具體使用的液晶屏實際像素對觸摸屏坐標進行轉(zhuǎn)換，也即通過函數(shù)

TSP_TransXY()轉(zhuǎn)換TSP_GetXY()函數(shù)得到的觸摸屏坐標，用到公式

X=W*(x-x1)/(x2-x1),Y=H*(y-y1)/(y2-y1),其中(x1,y1)和(x2,y2)分別表示顯示區(qū)域左上角和右上角對應(yīng)的觸摸屏的采樣坐標，在此顯示屏的分辨率為240×320，代碼中(x1,y1)和(x2,y2)值為(85,105)和(965,980)，這些值是分辨率240×4和320×4后確定的，相應(yīng)地我們也需要對W和H做處理：W=4*W,H=4*H，(x,y)是觸摸屏上任意一點的采樣坐標(在這里有一個地方有疑問，右下角坐標的x值為什么是965，它不是大于240×4了嗎？)。

⑶ 對由⑵得到的坐標值進行判斷，如果x坐標值大于等于240×4，或者y坐標值大于等于320×4(也就是⑵轉(zhuǎn)換前的x坐標值大于等于965，y坐標值大于等于980)時，我們認為這次采樣值無效,或者如果最近兩次采樣值的相應(yīng)的x坐標值差額或y坐標值差額分別小于等于15和40，則表示觸筆在這兩次采樣的時間內(nèi)一直在同一個位置，故忽略最近的采樣值；如果如果最近兩次采樣值的相應(yīng)的x坐標值差額或y坐標值差額分別大于15和40，則表示觸筆在這兩次采樣的時間內(nèi)觸筆在滑動，此次采樣有效。

⑷通過TouchPanelCalibrateAPoint()函數(shù)把有效的觸摸屏按下點的坐標轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示設(shè)備點坐標，用到Sx=A1*Tx+B1*Ty+C和Sy=A2*Tx+B2*Ty+C2這兩個公式，其中A1,B1,C1和A2,B2,C2在執(zhí)行觸摸屏校準程序的時候通過TouchPanelSetCalibration()函數(shù)計算出來。

⑸通過⑷轉(zhuǎn)換得到顯示坐標，對這些值進行邊界檢查，如果此x坐標值大于等于。

⑹通過TouchPanelEnable(pfnCallback)函數(shù)傳遞進來的函數(shù)指針進行回調(diào)，同時傳遞采樣狀態(tài)，校準后得到的顯示坐標給GWES。

觸筆按下的觸摸屏坐標經(jīng)過校準后，通過callbak函數(shù)采樣狀態(tài)和位置變化信息通過GWES發(fā)送給更高層的圖形軟件。

8.校準觸摸屏

觸摸屏的校準過程如下：

⑴ 調(diào)用TouchPanelEnable函數(shù)來啟動觸摸屏采樣。

⑵ 調(diào)用TouchPanelGetDeviceCaps函數(shù)來獲得校準觸點的個數(shù)。

⑶ 去校準點，對于每一個校準點都有一下過程：

I：調(diào)用TouchPanelGetDeviceCaps函數(shù)來得到校準點的坐標。

II：在上述校準點處畫十字，等待用戶點擊.

III：用戶點擊十字圖形后，調(diào)用TouchPanelReadCalibrationPoint函數(shù)來獲得上述校準點處觸摸屏對應(yīng)的坐標。

⑷ 當取完所需用的校準點，調(diào)用TouchPanelSetCalibration函數(shù)來計算校準系數(shù)A1,B1,C1和A2,B2,C2。

完成上述步驟后，WinCE平臺下的觸摸屏驅(qū)動開發(fā)就已基本完成，實際操作中還需考慮具體的硬件環(huán)境。

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