第八章ADC和触摸屏接口与应用课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第八章ADC和触摸屏接口与应用课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第八 ADC 触摸屏 接口 应用 课件
- 资源描述:
-
1、第第8 8章章 ADCADC和触摸屏接口与应用和触摸屏接口与应用2 嵌入式系统中的信号测量一般都会用到嵌入式系统中的信号测量一般都会用到ADC,ADC测量作为嵌入式系统开发设计中不可缺少的测量作为嵌入式系统开发设计中不可缺少的一个部分存在于各种测量装置中。在一个部分存在于各种测量装置中。在ARM Cortex-A8中,触摸屏接口也要用到相应的中,触摸屏接口也要用到相应的ADC口口来进行相应的工作,因此,对于嵌入式开发人员来进行相应的工作,因此,对于嵌入式开发人员而言,而言,ADC的学习是很重要的。的学习是很重要的。ADC工作原理。工作原理。触摸屏结构和工作原理。触摸屏结构和工作原理。触摸屏控制
2、实例。触摸屏控制实例。本章内容:本章内容:8.1 ADC工作原理工作原理ADC是模拟信号源和是模拟信号源和CPU之间联系的接口,它的之间联系的接口,它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号,任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号,以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及许多其他领域中显示。在工业控制和数据采集及许多其他领域中,A/D转换是不可缺少的。转换是不可缺少的。A/D转换器的类型有逐转换器的类型有逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压-频率型,应主要根据使用场合的
3、具体要求,安装频率型,应主要根据使用场合的具体要求,安装转换速度、精度、价格、功能和接口条件等因素转换速度、精度、价格、功能和接口条件等因素来决定选择何种类型。常用的来决定选择何种类型。常用的AD转换器有以下两转换器有以下两种。种。1.双积分的双积分的AD转换器转换器双积分式也称为二重积分式,其实质是测量和比双积分式也称为二重积分式,其实质是测量和比较连个积分的时间,一个是对模拟输入电压积分较连个积分的时间,一个是对模拟输入电压积分的时间,此时间往往是固定的;另一个是以充电的时间,此时间往往是固定的;另一个是以充电后的电压为初值,对参考电压反向积分,积分电后的电压为初值,对参考电压反向积分,积
4、分电容被放电至零所需的时间。模拟输入电压与参考容被放电至零所需的时间。模拟输入电压与参考电压之比,等于上述两个时间之比。电压之比,等于上述两个时间之比。双积分的双积分的AD转换器转换器由于双积分型由于双积分型AD转换是测量输入电压在转换是测量输入电压在T0时间内时间内的平均值,所以对常态干扰有很强的抑制作用,的平均值,所以对常态干扰有很强的抑制作用,尤其对正负波形对称的干扰信号,抑制效果更好尤其对正负波形对称的干扰信号,抑制效果更好。双积分型的双积分型的AD转换器电路简单,抗干扰能力强,转换器电路简单,抗干扰能力强,精度高,这是突出的优点。但转换速度比较慢,精度高,这是突出的优点。但转换速度比
5、较慢,常用的常用的AD转换芯片的转换时间为毫秒级。因此适转换芯片的转换时间为毫秒级。因此适用于模拟信号变换缓慢,采样速率要求较低,而用于模拟信号变换缓慢,采样速率要求较低,而对精度要求较高,或现场干扰较严重的场合,例对精度要求较高,或现场干扰较严重的场合,例如,在数字电压表中长被采用。如,在数字电压表中长被采用。2.逐次逼近型的逐次逼近型的AD转换器转换器逐次逼近型的逐次逼近型的AD转换器,其应用比积分型更为广泛,主转换器,其应用比积分型更为广泛,主要有逐次逼近寄存器要有逐次逼近寄存器SAR、DA转换器、比较器,以及时转换器、比较器,以及时序和控制逻辑等部分组成。它的实质是逐次把设定的序和控制
6、逻辑等部分组成。它的实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经寄存器中的数字量经DA转换后得到电压与待转换模拟电转换后得到电压与待转换模拟电压进行比较。比较时,先用压进行比较。比较时,先用SAR的最高位开始,逐次确定的最高位开始,逐次确定各位的数码影视各位的数码影视“1”还是还是“0”,其工作过程如下:,其工作过程如下:转换前,先将转换前,先将SAR寄存器各位清零。转换开始时,控制逻寄存器各位清零。转换开始时,控制逻辑电路先设定辑电路先设定SAR寄存器的最高位为寄存器的最高位为“1”,其余位为,其余位为0,此试探值经此试探值经DA转换成转换成Vc,然后将,然后将Vc与模拟输入电压与模拟输入电压
7、Vx比比较,如果较,如果VxVc,说明,说明SAR最高位的最高位的“1”应予保留;如果应予保留;如果VxV c,说明,说明SAR该位应予清零。然后对该位应予清零。然后对SAR次高位置次高位置1,依上述方法进行,依上述方法进行DA转换和比较。如此重复上述过程,转换和比较。如此重复上述过程,直至确定直至确定SAR寄存器的最低位为止。过程结束后,状态线寄存器的最低位为止。过程结束后,状态线改变状态,表名已完成一次转换。改变状态,表名已完成一次转换。最后,逐次逼近寄存器最后,逐次逼近寄存器SAR中的内容就是与输入中的内容就是与输入模拟量相对应的二进制数字量。显然模拟量相对应的二进制数字量。显然AD转换
8、器的转换器的位数位数N决定于决定于SAR的位数和的位数和DA的位数,转换结的位数,转换结果能否准确逼近模拟信号,主要取决于果能否准确逼近模拟信号,主要取决于SAR和和DA的位数。位数越多,越能准确逼近模拟量,但转的位数。位数越多,越能准确逼近模拟量,但转换所需的时间也越长。换所需的时间也越长。逐次逼近型逐次逼近型AD转换器特点转换器特点:转换速度较快,在:转换速度较快,在1-100us以内;分辨率可以达以内;分辨率可以达18位,特别适用于工业位,特别适用于工业控制系统。转换时间固定,不随输入信号的变化控制系统。转换时间固定,不随输入信号的变化而变化;抗干扰能力相对积分型的差。而变化;抗干扰能力
9、相对积分型的差。8.2 触摸屏结构和工作原理触摸屏结构和工作原理触摸屏作为一种最新的计算机输入设备,是目前触摸屏作为一种最新的计算机输入设备,是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。触摸最简单、方便、自然的一种人机交互方式。触摸屏应用领域非常广阔,主要是公共信息的查询,屏应用领域非常广阔,主要是公共信息的查询,如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询;城市街头的信息查询;此外也常用于领导办询;城市街头的信息查询;此外也常用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。现在
10、,触摸屏已、多媒体教学、房地产预售等。现在,触摸屏已经走入家庭。经走入家庭。随着城市向信息化方向发展和电脑网络在国民生随着城市向信息化方向发展和电脑网络在国民生活中的渗透,信息查询都已用触摸屏实现,即显活中的渗透,信息查询都已用触摸屏实现,即显示内容可触摸的形式出现。示内容可触摸的形式出现。8.2.1 触摸屏的工作原理触摸屏的工作原理按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质,分为四类:分按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质,分为四类:分别为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式。别为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式。1.电阻式触摸屏电阻式触摸屏 电阻式触摸屏是利用压力感应进行控制,其主要部分是电
11、阻式触摸屏是利用压力感应进行控制,其主要部分是一块玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化一块玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属导电层,上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦金属导电层,上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层。的塑料层。当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发送变化,在,电阻发送变化,在X和和Y两个方向上产生信号,然后送两个方向上产生信号,然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触器并计算出(触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触器并计算出(X,Y)的位置。)的位置。2.电容式触摸屏电容
12、式触摸屏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利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃层。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃层的内表面和夹层个涂油一层的内表面和夹层个涂油一层ITO,最外层是一薄,最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,涂层作为工作面,四个角上引出四个电极,内层四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保为屏蔽层以保证良好的工作环境。证良好的工作环境。电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏,电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏,当然还不能和表面声波屏与五线电阻屏相比。电当然还不能和表面
13、声波屏与五线电阻屏相比。电容屏反光严重,而且触摸屏对各波长光的折光率容屏反光严重,而且触摸屏对各波长光的折光率 不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层间的反射,还造成图像字符的模糊。间的反射,还造成图像字符的模糊。电容屏更主要的缺点是漂移,当环境温度、湿度电容屏更主要的缺点是漂移,当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成触摸点判断不准确。例如,开机后的漂移,造成触摸点判断不准确。例如,开机后显示器温度上升会造成漂移,用户触摸屏幕的同显示器温度上升会造成漂移,用户触摸屏幕的同时另
14、一只手或身体一侧靠近显示器会漂移;电容时另一只手或身体一侧靠近显示器会漂移;电容触摸屏附近较大的物体搬移后会漂移,触摸时如触摸屏附近较大的物体搬移后会漂移,触摸时如果有人围过来观看也会引起漂移。电容屏的漂移果有人围过来观看也会引起漂移。电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足,环境电势面虽然与原因属于技术上的先天不足,环境电势面虽然与电容触摸屏离得很远,却比手指头面积大得多,电容触摸屏离得很远,却比手指头面积大得多,它们会直接影响触摸位置的测定。它们会直接影响触摸位置的测定。3.红外线式触摸屏红外线式触摸屏红外线式触摸屏是利用红外线式触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵方向上密布的红外线矩阵来
15、检测并定位用户的触摸。来检测并定位用户的触摸。红外线式触摸屏在显示器的红外线式触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外电路板在屏幕四边排布红外线发射管和红外接收管,一线发射管和红外接收管,一一对应形成横竖两条红外线一对应形成横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物理屏幕的位置。任何触摸物理都可改变触电上的红外线而都可改变触电上的红外线而实现触摸屏操作。实现触摸屏操作。早期观念上,红外线式触摸屏存在分辨率低、触摸方式受早期观念上,红外线式触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局
16、限,因而一度限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限,因而一度淡出过市场。此外第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问淡出过市场。此外第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题,第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上也有所改题,第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上也有所改进,但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是进,但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是,了解触摸屏技术的人都知道,红外线式触摸屏不受电流,了解触摸屏技术的人都知道,红外线式触摸屏不受电流、电压和静电干扰,适宜恶劣的环境条件,红外技术是触、电压和静电干扰,适宜恶劣的环境条件,红外技术是触摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其他
17、材料学技术的摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其他材料学技术的触摸屏都有其难以逾越的屏障,如单一传感器的受损、老触摸屏都有其难以逾越的屏障,如单一传感器的受损、老化,触摸界面怕受污染、破坏性使用,维护繁琐等问题。化,触摸界面怕受污染、破坏性使用,维护繁琐等问题。红外触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率,必将红外触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率,必将替代其他技术产品而成为触摸屏市场主流。替代其他技术产品而成为触摸屏市场主流。4.表面声波式触摸屏表面声波式触摸屏表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板,安装在柱面
18、的玻璃平板,安装在CRT、LED、LCD或者等离子显或者等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器,右上角则固定了两个相和水平方向的超声波发射换能器,右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。环境屏的四个周边则刻有应的超声波接收换能器。环境屏的四个周边则刻有45度角度角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。表面触摸屏的工作原由疏到密间隔非常精密的反射条纹。表面触摸屏的工作原理如图所示。理如图所示。以右下角的以右下角的X轴发射换能器为例,发射换能器把控制器通轴发射换能器为例,发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送
19、来的电信号转化为声波能量向左方表面传过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递,然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反递,然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递,声波能量经过屏体表面,再由上射成向上的均匀面传递,声波能量经过屏体表面,再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给边的反射条纹聚成向右的线传播给X轴的接收换能器,接轴的接收换能器,接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当发射换能收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当发射换能器发射一个窄脉冲后,声波能量历经不同途径到达接收换器发射一个窄脉冲后,声波能量历经不同途径到达接收换能器,走最右边的
20、最早到达,走最左边的最晚到达,早到能器,走最右边的最早到达,走最左边的最晚到达,早到达的和晚到达的这些声波能量加成一个较宽的波形信号,达的和晚到达的这些声波能量加成一个较宽的波形信号,不难看出,接收信号集合了所有在不难看出,接收信号集合了所有在X轴方向历经长短不同轴方向历经长短不同路径回归的声波能量,它们在路径回归的声波能量,它们在Y轴走过的路程是相同的。轴走过的路程是相同的。但在但在X轴上,最远的比最近的多走了两倍轴上,最远的比最近的多走了两倍X轴最大距离。轴最大距离。因此这个波形信号的时间轴反映各原始波形叠加前的位置因此这个波形信号的时间轴反映各原始波形叠加前的位置,也就是,也就是X轴坐标
21、。轴坐标。表面式波式触摸屏的优点表面式波式触摸屏的优点是清晰度较高,透光率是清晰度较高,透光率好;高度耐久,抗刮伤性良好(相对与电阻、电好;高度耐久,抗刮伤性良好(相对与电阻、电容等有表面度膜);反应灵敏;不受温度、湿度容等有表面度膜);反应灵敏;不受温度、湿度等环境因素影响;分辨率高,寿命长;透光率高等环境因素影响;分辨率高,寿命长;透光率高(92%),能保持清晰透亮的图像质量;没有漂),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(即重力轴移,只需安装时一次校正;有第三轴(即重力轴)响应,目前在公共场所使用较多。)响应,目前在公共场所使用较多。8.3 S5PV210 中
22、的触摸屏接口中的触摸屏接口S5PV210的的CMOS魔术转换器可以接收魔术转换器可以接收10个通道个通道的模拟信号输入,并将它们转换为的模拟信号输入,并将它们转换为10位或位或12位的位的二进制数据。在二进制数据。在5MHZ的的AD转换时钟下,最大的转换时钟下,最大的转换速率可达到转换速率可达到1MSPS(每秒采样的次数)。(每秒采样的次数)。ADC支持低功耗模式。支持低功耗模式。S5PV210的触摸屏接口可以控制输入引脚(的触摸屏接口可以控制输入引脚(XP、XM、YP和和YM)来获得外部触摸屏设备上的)来获得外部触摸屏设备上的X、Y位置。触摸屏接口包括三个主要模块,及触摸屏位置。触摸屏接口包
23、括三个主要模块,及触摸屏控制逻辑、控制逻辑、ADC接口逻辑和中断生成逻辑;有两接口逻辑和中断生成逻辑;有两套触摸屏接口,共享一个套触摸屏接口,共享一个ADC。S5PV210的的ADC和触摸屏接口具有以下特征。和触摸屏接口具有以下特征。分辨率:分辨率:10位位/12位(可选)位(可选)微分非线性误差:微分非线性误差:1LSB(最大)(最大)积分非线性误差:积分非线性误差:4.0LSB(最大)。(最大)。最大:最大:1MSPS转换率。转换率。低功耗。低功耗。3.3V电源电压。电源电压。模拟输入范围为模拟输入范围为0-3.3V。芯片采样和保持功能。芯片采样和保持功能。正常模式转换。正常模式转换。单独
24、的单独的X、Y位置转换模式。位置转换模式。自动的自动的X、Y位置转换模式。位置转换模式。等待中的模式。等待中的模式。IDLE、DiDLED、STOP和和DSTOP模式唤醒源。模式唤醒源。两个触摸屏接口。两个触摸屏接口。图图 S5PV210的的ADC和触摸屏接口结构和触摸屏接口结构8.3.1 ADC工作模式工作模式(1)普通转换模式。用于一般的)普通转换模式。用于一般的AD转换,不用于触摸屏转换,不用于触摸屏。(2)分离的)分离的X、Y坐标转换模式。分两步进行坐标转换模式。分两步进行X、Y坐标转坐标转换,其转换结果分别存于换,其转换结果分别存于TSDATXn和和TSDATYn中,并且中,并且均会
25、产生均会产生INT_ADC中断请求。中断请求。(3)连续)连续X、Y坐标转换模式。坐标转换模式。X坐标转换结束后自动启坐标转换结束后自动启动动Y坐标转换,其转换结果分别存于坐标转换,其转换结果分别存于TSDATXn中和中和TSDATYn中,并且会产生中,并且会产生INT_ADC中断请求。中断请求。(4)等待中断转换模式。在该模式下,转换器等待使用)等待中断转换模式。在该模式下,转换器等待使用者按压触摸屏,一旦触摸屏被按压,则产生者按压触摸屏,一旦触摸屏被按压,则产生INT_ADC触触摸屏中断请求。摸屏中断请求。8.3.2 触摸屏接口模式触摸屏接口模式当当PCLK频率为频率为66MHZ和预分频器
展开阅读全文