便携式红外相机中触摸屏原理与应用

    0 引 言

    传统的实验型红外相机通常以 PC 机为控制平台，通过PC 机上的应用程序进行相机的数据接收与处理，并进行系统控制。这样，整个系统变大，在外场实验时有许多不便。借助嵌入式技术，可以构建便携式、脱离 PC 机的红外相机。便携式红外相机的关键技术是系统与用户的交互问题。触摸屏是一种常见的输入设备，它直接镶嵌在LCD上，使用方便，在便携式系统应用中具有无可替代的优势。

    本系统采用带触摸屏的 LCD 作为用户交互设备，以Linux2.6 作为操作系统，并设计了支持触摸屏的 Qt/Embedded应用程序作为用户交互界面。其中，触摸屏驱动的移植以及让 QTE 应用程序支持触摸屏是系统的难点。本文主要介绍在便携式红外相机中触摸屏应用的实现。

    1 触摸屏硬件原理与设计[1]

    触摸屏分为电阻式、电容式、声表面波式和红外线扫描式等类型，使用最多的是四线电阻式触摸屏。电阻式触摸屏通常采用ITO(氧化铟)作为透明导电涂层材料，在LCD模块上面分别放置两层，两层中间为隔离层。这两层各自构成了一个电阻网络，分别称为 X 层、Y 层，X 层在左右两端，Y 层在上下两端分别引出信号，一共引出4个信号，构成所谓的四线电阻。当某一层加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以测得接触点处的电压，从而知道接触点处的位置[2]。

    三星公司的 s3c2410 是一款在市场中很受欢迎的 Arm 9处理器芯片[3]。该芯片内部集成了 LCD 以及触摸屏控制器，系统设计者可以利用这款芯片快速搭建一个使用触摸屏控制的可视嵌入式系统。另外，三星公司的 LTV350QV-F05 是一款功能齐全的 3.5 英寸 320×240 的 LCD，它包括显示屏模块，背光模块以及触摸屏模块。并且它可以和 s3c2410 的 LCD 控制器直接连接，不需要另外的驱动芯片。系统触摸屏部分硬件连接如图 1 所示。

    s3c2410 通过触摸屏控制器产生 4 个外部晶体管控制信号，这些信号相当于外部晶体管的开关，决定了触摸屏四线电阻各端点的电压值。系统采用 FairChild 公司的 FDC6321 来作为外部晶体管。FDC6321 内部含有一个 N 型 MOS 管和一个P 型 MOS 管。这两个 MOS 管的开关是由数字信号来控制的，因此也称为 DMOS 管。

    触摸屏的X1 和Y2 信号分别被接到s3c2410 内部ADC的AIN7 与 AIN5 管脚上。在测量坐标时，内部 ADC 将代表坐标信息的模拟电压值转换为数字信号，供处理器读取。s3c2410内部集成了一个轮循采样的 8 通道 10BitsADC。在 2.5MHz 的ADC 时钟下，由于转换时间为 5 个 clock，因此最高采样率为500KSPS。在触摸屏应用中，处理器固定将第 5 通道和第 7 通道作为触摸屏坐标转换通道。每次采样坐标时，处理器自动对 AIN5 和 AIN7 进行采样并 AD 转换。