摘要：簡要介紹觸控螢幕的結構及工作原理，並以burr-brown公司的觸控螢幕控制晶元ads7843為例，介紹觸控螢幕應用的典型電路和操作。由於ads7843內建12位a/d，理論上觸控螢幕的輸入座標識別精度為有效長寬的1/4096。
關鍵詞：四線電阻觸控螢幕 ito ads7843 嵌入式系統
1 觸控螢幕的基本原理
典型觸控螢幕的工作部分一般由三部分組成，如圖1所示：
兩層透明的阻性導體層、兩層導體之間的隔離層、電極。阻性導體層選用阻性材料，如銦錫氧化物（ito）塗在襯底上構成，上層襯底用塑料，下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料，如聚脂薄膜。
電極選用導電性能極好的材料（如銀粉墨）構成，其導電性能大約為ito的1000倍。
觸控螢幕工作時，上下導體層相當於電阻網路，如圖2所示。
當某一層電極加上電壓時，會在該網路上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點接觸，則在電極未加電壓的另一層可以測得接觸點處的電壓，從而知道接觸點處的座標。比如，在頂層的電極(x+,x－)上加上電壓，則在頂層導體層上形成電壓梯度，當有外力使得上下兩層在某一點接觸，在底層就可以測得接觸點處的電壓，再根據該電壓與電極(x+)之間的距離關係，知道該處的x座標。
然後，將電壓切換到底層電極（y+,y－）上，並在頂層測量接觸點處的電壓，從而知道y座標。
2 觸控螢幕的控制實現
現在很多pda應用中，將觸控螢幕作為乙個輸入裝置，對觸控螢幕的控制也有專門的晶元。很顯然，觸控螢幕的控制晶元要完成兩件事情：其一，是完成電極電壓的切換；其二，是採集接觸點處的電壓值（即a/d）。
本文以bb(burr-brown)公司生產的晶元ads7843為例，介紹觸控螢幕控制的實現。
2.1 ads7843的基本特性與典型應用
ads7843是乙個內建12位模數轉換、低導通電阻模擬開關的序列介面晶元。供電電壓2.7~5 v，參考電壓vref為1 v~+vcc，轉換電壓的輸入範圍為0~ vref，最高轉換速率為125 khz。
ads7843的引腳配置如圖3所示。
表1為引腳功能說明，圖4為典型應用。
2.2 ads7843的內部結構及參考電壓模式選擇
ads7843之所以能實現對觸控螢幕的控制，是因為其內部結構很容易實現電極電壓的切換，並能進行快速a/d轉換。
圖5所示為其內部結構，a2~a0和ser/為控制暫存器中的控制位，用來進行開關切換和參考電壓的選擇。
ads7843支援兩種參考電壓輸入模式：一種是參考電壓固定為vref，另一種採取差動模式，參考電壓來自驅動電極。這兩種模式分別如圖6(a)、(b)所示。
採用圖6(b)的差動模式可以消除開關導通壓降帶來的影響。表2和表3為兩種參考電壓輸入模式所對應的內部開關狀況。
2.3 ads7843的控制字及資料傳輸格式
ads7843的控制字如表4所列，其中s為資料傳輸起始標誌位，該位必為"1"。a2~a0進行通道選擇（見表2和3）。mode用來選擇a/d轉換的精度，"1"選擇8位，"0"選擇12位。
ser/選擇參考電壓的輸入模式（見表2和3）。pd1、pd0選擇省電模式："00"省電模式允許，在兩次a/d轉換之間掉電，且中斷允許；"01"同"00"，只是不允許中斷；"10"保留；"11"禁止省電模式。
為了完成一次電極電壓切換和a/d轉換，需要先通過串列埠往ads7843傳送控制字，轉換完成後再通過串列埠讀出電壓轉換值。標準的一次轉換需要24個時鐘週期，如圖7所示。
由於串列埠支援雙向同時進行傳送，並且在一次讀數與下一次發控制字之間可以重疊，所以轉換速率可以提高到每次16個時鐘週期，如圖8所示。
如果條件允許，cpu可以產生15個clk的話（比如fpgas和asics）,轉換速率還可以提高到每次15個時鐘週期，如圖9所示。
2.4 a/d轉換時序的程式設計
ads7843的典型應用如圖4所示。假設μp介面與51微控制器的p1.3~p1.7相連，現以一次轉換需24個時鐘週期為例，介紹a/d轉換時序的程式設計。
; a/d 介面控制線
dclkbitp1.3
csbitp1.4
dinbitp1.5
busybitp1.6
doutbitp1.7
; a/d 通道選擇命令字和工作暫存器
chxequ094h;通道x+的選擇控制字
chyequ0d4h;通道y+的選擇控制字
ch3equ0a4h
ch4equ0e4h
ad_chequ35h;通道選擇暫存器
ad_datahequ36h;存放12 bit a/d值
ad_datalequ37h
; 存放通道chx+的a/d值
chx_adhequ38h
chx_adlequ39h
; 存放通道chy+的a/d值
chy_adhequ3ah
chy_adlequ3bh
; 採集通道chx+的程式段(chxad)
chxad:
movad_ch,#chx
lcallad_run
movchx_adh,ad_datah
movchx_adl,ad_datal
ret; 採集通道chy+的程式段(chyad)
chyad:
movad_ch,#chy
lcallad_run
movchy_adh,ad_datah
movchy_adl,ad_datal
ret; a/d轉換子程式(ad_run)
; 輸入: ad_ch-模式和通道選擇命令字
; 輸出: ad_resulth,l ;12 bit的a/d轉換值
; 使用: r2 ;輔助工作暫存器
ad_run:
clrcs; 晶元允許
clrdclk
movr2,#8;先寫8 bit命令字
mova,ad_ch
ad_loop:
movc, acc.7
movdin,c;時鐘上公升沿鎖存din
setbdclk;開始傳送命令字
clrdclk;時鐘脈衝，一共24個
rl a
djnzr2,ad_loop
nopnop
nopnop
adw0:
jnbbusy,ad_wait;等待轉換完成
sjmpadw1
ad_wait:
lcallwatchdog
nopsjmpadw0
clrdin
adw1:
movr2,#12;開始讀取12bit結果
setbdclk
clrdclk
ad_read:
setbdclk
clrdclk;用時鐘的下降沿讀取
mova,ad_datal
movc,dout
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