摘要：給出S3C2410上觸摸屏的實(shí)現(xiàn)原理、硬件結(jié)構(gòu)和軟件程序；對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)軟件濾波的實(shí)現(xiàn)方法。其算法使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，可移植到任何操作系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序中。 關(guān)鍵詞：觸摸屏 S3C2410 濾波 引言 隨著個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、瘦容戶(hù)機(jī)等的普及，觸摸屏作為終端與用戶(hù)交互的媒介，在我們的生活中使用得越來(lái)普遍。觸摸屏分為電阻式、電容式、聲表面波式和紅外線(xiàn)掃描式等類(lèi)型，使用得最多的是4線(xiàn)電阻式觸摸屏。 本文以三星公司ARM9內(nèi)核芯片S3C2410觸摸屏接口為基礎(chǔ)，通過(guò)外接4線(xiàn)電阻式觸摸屏構(gòu)成硬件基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了觸摸屏面圖板程序。 1 觸摸屏原理 S3C2410接4線(xiàn)電阻式觸摸屏的電路原理如圖1所示。整個(gè)觸摸屏由模向電阻比和縱向電阻線(xiàn)組成，由nYPON、YMON、nXPON、XMON四個(gè)控制信號(hào)控制4個(gè)MOS管（S1、S2、S3、S4）的通斷。S3C2410有8個(gè)模擬輸入通道。其中，通道7作為觸摸屏接口的X坐標(biāo)輸入（圖1的AIN[7]），通道5作為觸摸屏接口的Y坐標(biāo)輸入（圖1的AIN[5]）。電路如圖2所示。在接入S3C2410觸摸屏接口前，它們都通過(guò)一個(gè)阻容式低通濾器濾除坐標(biāo)信號(hào)噪聲。這里的濾波十分重要，如果傳遞給S3C2410模擬輸入接口的信號(hào)中干擾過(guò)大，不利于后續(xù)的軟件處理。在采樣過(guò)程中，軟件只用給特殊寄存器置位，S3C2410的觸摸屏控制器就會(huì)自動(dòng)控制觸摸屏接口打開(kāi)或關(guān)閉各MOS管，按順序完成X坐標(biāo)點(diǎn)采集和Y坐標(biāo)點(diǎn)采集。 2 S3C2410觸摸屏控制器 S3C2410觸摸屏控制器有2種處理模式： ①X/Y位置分別轉(zhuǎn)換模式。觸摸屏控制器包括兩個(gè)控制階段，X坐標(biāo)轉(zhuǎn)換階段和Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換階段。 ②X/Y位置自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式。觸摸屏控制器將自動(dòng)轉(zhuǎn)換X和Y坐標(biāo)。 本文使用X/Y位置自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式。 3 S3C2410觸摸屏編程 由于觸摸屏程序中參數(shù)的選取優(yōu)化需要多次試驗(yàn)，而加入操作系統(tǒng)試驗(yàn)參數(shù)，每次編譯下載耗費(fèi)時(shí)間過(guò)多，不易于試驗(yàn)的進(jìn)行，因而我們直接編寫(xiě)裸機(jī)觸摸屏程序。三星公司開(kāi)放了S3C2410測(cè)試程序2410test（可在三星網(wǎng)站下載），提供了觸摸屏接口自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式的程序范例ts_auto.c,見(jiàn)本刊網(wǎng)站www.dpj.com.cn。本文在此范例的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了觸摸屏畫(huà)圖板程序——在顯示屏上畫(huà)出觸摸筆的流走痕跡。 針對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)采樣時(shí)產(chǎn)生的噪聲，本文采用噪聲濾波算法，編寫(xiě)了相應(yīng)的噪聲濾波程序，濾除干擾采樣點(diǎn)。整個(gè)觸摸屏畫(huà)圖板程序的處理流程如圖3所示。 3．1 程序初始化 初始化觸摸屏控制器為自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式。其中寄存器ADCDLY的值需要根據(jù)具體的試驗(yàn)選取，可運(yùn)行本文提供的程序看畫(huà)線(xiàn)的效果來(lái)選取具體的參數(shù)。觸摸屏中斷處理程序Adc_or_TsAuto是判斷觸摸屏是否被按下了。觸摸屏被按下，給全局變量Flag_Touch賦值為T(mén)ouch_Down，否則賦值為T(mén)ouch_Up。 初始化脈寬調(diào)制計(jì)時(shí)器（PWM TIMER），選擇計(jì)時(shí)器4為時(shí)鐘，定義10ms中斷1次，提供觸摸屏采樣時(shí)間基準(zhǔn)，即10ms觸摸屏采樣1次。計(jì)數(shù)器中斷處理程序Timer4Intr中判斷Flag_Touch被賦值為T(mén)ouch_Down，則給全局變量gTouchStartSample置位，以控制觸摸屏采樣。 之后清除觸摸屏中斷和計(jì)時(shí)器中斷屏蔽位，接受中斷響應(yīng)，同時(shí)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。 3．2 觸摸屏采樣程序 如果gTouchStartSample為T(mén)RUE，觸摸屏接口開(kāi)始對(duì)坐標(biāo)X和Y的模擬量進(jìn)行采樣，根據(jù)試驗(yàn)選取適合的的采集次數(shù)。本文中使用9次采集，分別記入到ptx[TouchSample]和pty[TouchSample]數(shù)組中，TouchSample為采集次數(shù)。 為了減少運(yùn)算量，將ptx[]和pty[]分別分三組取平均值，存儲(chǔ)在px[3]和py[3]中。這里以處理X坐標(biāo)為例： px[0]=（ptx[0]+ptx[1]+ptx[2]）/3; px[1]=（ptx[3]+ptx[4]+ptx[5]）/3; px[2]=（ptx[6]+ptx[7]+ptx[8]）/3; 計(jì)算以上三組數(shù)據(jù)的差值： dlXDiff0=px[0]-px[1]; dlXDiff1=px[1]-px[2]; dlXDiff2=px[2]-px[0]; 然后對(duì)上述差值取絕對(duì)值，所得結(jié)果簡(jiǎn)稱(chēng)絕對(duì)差值： dlXDiff0=dlXDiff0>0?dlXDiff0:-dlXDiff0; dlXDiff1=dlXDiff1>0?dlXDiff1:-dlXDiff1; dlXDiff2=dlXDiff2>0?dlXDiff2:-dlXDiff2; 判斷上述計(jì)算的色對(duì)差值是否都超過(guò)差值門(mén)限，如果這3個(gè)絕對(duì)差值都超過(guò)門(mén)限值，判定這次采樣點(diǎn)為野點(diǎn)，拋棄采樣點(diǎn)，程序返回等待下次采樣。其中的差值門(mén)限需要根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試得到，本文取值為2。 找出其中絕對(duì)差值最小的2組數(shù)據(jù)，再將它們作平均，同時(shí)賦值給tmx: if（dlXDiff0>1）; ｝ else｛ tmx=（（px[0]+px[1]）>>1）; ｝ ｝ else if（dlXDiff2>1）; ｝ else｛ tmx=（（px[1]+px[2]）>>1）; ｝

函數(shù)Touch_Coordinate Conversion完成觸摸屏采樣值轉(zhuǎn)換成顯示坐標(biāo)，根據(jù)不同的硬件有不同的轉(zhuǎn)換方法。本觸摸屏采樣坐標(biāo)及顯示坐標(biāo)如圖4、圖5所示。其中TOUCH_MAX_X和TOUCH_MIN_X是觸摸屏X坐標(biāo)采樣值的最大和最小值；Y坐標(biāo)同理?？梢赃\(yùn)行本文程序，同時(shí)使用觸摸筆在觸摸屏的4個(gè)角取得最大最小采樣值。這里使用的是320×240的TFT屏，所以TOUCH_X值為320。下面是X坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換程序： Touch_CoordinateConversio（int＊px）｛ TmpX=（tmx>=TOUCH_MAX_X）?（TOUCH_MAX_X）:＊px; TmpX-=TOUCH_MIN_X; TmpX=（TmpX）?TmpX:0; ＊px=（TmpX＊TOUCH_X）/（TOUCH_MAX_X-TOUCH_MIN_X）; ｝ 3.3 坐標(biāo)濾波程序 坐標(biāo)濾波程序Touch_Pen_filtering，考慮人機(jī)界面中對(duì)觸摸屏的操作有3種： ＊觸摸筆在觸摸屏上的位置不變； ＊觸摸筆在觸摸屏上連續(xù)滑過(guò)； ＊觸摸筆在觸摸屏上有大幅度的跳躍。 假設(shè)三次連續(xù)采樣時(shí)刻為T(mén)1、T2、T3（T3>T2>T1），采樣間隔為10ms。由于采樣間隔遠(yuǎn)小于人的反應(yīng)時(shí)間，所以在前兩種操作模式下，如果采樣點(diǎn)有效，將T1和T3時(shí)刻的采樣值作平均。其平均值和T2時(shí)刻的采樣值比較一般不會(huì)大于某個(gè)門(mén)限，否則判定此次采樣點(diǎn)為野點(diǎn)。而對(duì)于第三種模式下，采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)會(huì)有很大的跳變。跳變過(guò)程中的數(shù)據(jù)是不穩(wěn)定的，雖然記入了數(shù)據(jù)，但被判定成無(wú)效的采樣點(diǎn)，所以需要在程序中定義一個(gè)靜態(tài)數(shù)組x[2]記錄相鄰的兩次采樣數(shù)據(jù)。只有當(dāng)前后數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定一段時(shí)間，才認(rèn)為這時(shí)的采樣點(diǎn)有效。程序中使用的間隔門(mén)限FILTER_LIMIT是需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)選取的。這里只給出X坐標(biāo)的濾波過(guò)程。 //＊px為T(mén)3時(shí)刻的采樣值，count是記錄連續(xù)有效采樣點(diǎn)次數(shù)的靜態(tài)變量，標(biāo)志當(dāng)前數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定時(shí)間，一旦發(fā)現(xiàn)大于//FILTER_LIMIT,count的值又要從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。 Int Touch_Pen_filtering（int ＊px）｛ BOOL retVal; Static int count=0; count++; //如果連續(xù)有效采樣點(diǎn)次數(shù)大于2次，開(kāi)始進(jìn)行濾波算法 if（count>2）｛ count=2; //將T3時(shí)刻采樣值和T1時(shí)刻采樣值作平均 TmpX=（x[0]+＊px）/2; //計(jì)算平均值和T2時(shí)刻采樣值的差值 dx=（x[1]>TmpX）?（x[1]-TmpX）:（TmpX-x[1]）; //如果差值大于門(mén)限值，說(shuō)明T3的采樣值無(wú)效，判為野點(diǎn)返回值為FALSE。為了避免過(guò)大的跳躍，認(rèn)為觸摸筆坐標(biāo)沿變，使用T2時(shí)刻采樣值來(lái)代替本次采樣點(diǎn)，同時(shí)靜態(tài)變量x[]中的數(shù)據(jù)不變，count重新開(kāi)始記錄連續(xù)有效采樣點(diǎn)次數(shù) if（（dx>FIL TER_LIMIT））｛ ＊px=x[1]; retVal=FLASE; count=0; ｝ //否則采樣點(diǎn)有效返回值為T(mén)RUE，將T3的采樣點(diǎn)記入到x[1]中，T2的采樣點(diǎn)移到x[0]中 else｛ x[0]=x[1]; x[1]=＊px; retVal=TRUE; ｝ ｝ else｛ //連續(xù)有效采樣次數(shù)小于2，將T3的采樣值記入到x[1]，T2的采樣值移動(dòng)到x[0]，并不進(jìn)行濾波處理 x[0]=x[1]; x[1]=＊px; retVal=FLASE; ｝ return retVal; ｝ 3．4 后續(xù)處理 經(jīng)過(guò)上述的篩選和濾波，如果被判定采樣值有效，則將其濾波值送給操作系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理，否則程序返回，等待下一次采樣。在2410 test程序中，可以結(jié)合LCD的畫(huà)點(diǎn)函數(shù)，將有效的采樣點(diǎn)在LCD上畫(huà)出，以此檢驗(yàn)參數(shù)設(shè)置是否合理。

結(jié)語(yǔ) 本文以三星公司ARM9內(nèi)核芯片S3C2410和4線(xiàn)電阻式觸摸屏為硬件基礎(chǔ)。基于此硬件結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了觸摸屏畫(huà)圖板程序。通過(guò)軟件濾波，提高了系統(tǒng)性能，得到了很好的處理效果，有很強(qiáng)的實(shí)用性。用此算法實(shí)現(xiàn)的Windows CE觸摸屏驅(qū)動(dòng)，在漢王手寫(xiě)輸入軟件的測(cè)試下得到了很高的識(shí)別率。軟件使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，可以方便地移植到任何操作系統(tǒng)上。