论文总字数：26622字

摘 要

在十多年前手机开始出现了触摸屏，极大提高了手机的便捷使用。随着信息时代的快速发展，越来越多的产品为了人们使用更加方便而增加了触摸屏。本文在嵌入式系统芯片S3C2440的基础上实现了触摸屏的校准与精准触控画图。

整个件系统由S3C2440芯片与外设LCD、触摸屏通过总线方式连接。上电复位后，对芯片中各个模块进行初始化，LCD正常工作，屏幕上依次出现四个触碰校准点，用触摸笔尖依次点击，记录四个校准点的AD转换电压值，根据与LCD上四个校准点的坐标关系求出触摸屏与LCD液晶屏的坐标映射，从而实现了LCD液晶屏的正常显示及触摸屏的精确触控。

测试结果表明：相比于按键式的信息传输，触摸式延时更低、响应速度更快、视觉效果更好、节约了时间与成本，为信息传输提供了更多的选择。

关键词：S3C2440；LCD；ADC；触摸屏

Abstract

Touch screen on mobile phone appeared about more than ten years ago. It greatly improved the convenience of mobile phones. With the rapid development of the information age, touch screen has been used on more and more products for it’s convenient. In this paper, based on the embedded system chip S3C2440, the calibration of the touch screen and accurate touch drawing are realized.

The whole system is composed by S3C2440 chip, peripheral LCD and touch screen via bus. After power-on reset, the various modules in the chip are initialized. The LCD starts to work. Four touch calibration points appear in sequence on the screen. By clicking in sequence with the touch pen tip, the AD conversion voltage values of the four calibration points are recorded. According to the coordinate relationship of the calibration points,we can obtain the coordinate mapping of the touch screen and the LCD liquid crystal screen.Furthermore we can realize the normal display of the LCD liquid crystal screen and the precise touch of the touch screen.

The test results show that, compared with the key-type information transmission, the touch-type delay is lower, the response speed is faster, the visual effect is better. Time and cost are saved, and more options are provided for information transmission.

Key Words：S3C2440；LCD；ADC；Touch Screens

目　　录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究内容与预期目标 1

第2章 系统平台介绍 2

2.1 运行模式 2

2.2 寄存器 3

2.3 时钟结构 3

2.3.1 时钟信号 4

2.3.2 锁相环 4

2.3.3 相关寄存器 5

2.4 通用异步收发器 7

2.4.1 UART原理 7

2.4.2 UART介绍 8

2.4.3 相关寄存器 10

2.5 中断控制器 12

2.5.1 概述 12

2.5.2 中断控制器特殊寄存器 12

2.6 定时器 17

2.7 LCD 20

2.7.1 概述 20

2.7.2 LCD控制器工作原理 20

2.7.3 像素存储器数据格式 22

2.7.4 LCD控制器特殊寄存器 23

第3章 系统设计 29

3.1 时钟设计 29

3.2 UART设计 29

3.3 中断模块设计 30

3.4 定时器设计 30

3.5 LCD设计 31

3.6 模/数转换器及触摸屏设计 32

3.6.1 模数转换器 32

3.6.2 触摸屏接口 32

3.6.3 相关寄存器说明及配置 33

第4章 系统调试 38

4.1 触摸屏精度调试 38

4.2 触摸屏响应时间调试 39

第5章 结论 40

参考文献 41

附 录 42

致 谢 49

绪论

1.1 研究背景

在十多年前手机开始出现了触摸屏，极大提高了手机的便捷使用。随着信息时代的快速发展，越来越多的产品为了人们使用更加方便而增加了触摸屏。

本论文主要针对ARM9系列s3c2440芯片中的触摸屏进行校准与画图，使得用户能够精准的在屏幕上进行点击与操作。s3c2440是由Samsung公司于2006年发布的一款ARM9系列的微处理器，这是一款通用的嵌入式系统芯片。

嵌入式系统的应用范围日益广泛，涉及到人类生活的诸多方面，数字通信，智能家电，航空航天，工业控制等等。正因为有了嵌入式，人类生活丰富多彩，方便快捷，从手机通信到航天北斗，从便捷出行到科技国防，嵌入式正在以前所未有的速度改变我们的生活。

在底层嵌入式领域，国外技术比国内更发达，我国底层技术过于依赖于国外。在半导体领域，英特尔，高通，三星等公司一直占据行业前端，ARM公司更是以不可撼动的地位掌握着半导体知识产权。在过去这些年，我国对底层技术的重视不足，国内硬件和嵌入式软件人才缺口巨大，以至于中国现在面临某些霸权强国的技术打压与封锁。在这重要关头，我国终于更加重视底层技术的发展，对芯片企业进行政策扶持等一系列帮助，加大人才培养。虽然目前华为公司有比较强的实力可与国外技术竞争，但中国的总体底层技术水平与科技发达国家还相差较远。随着5G通信的到来，嵌入式领域将进入又一个快速发展时期，传输更快，延迟更低，这使得例如无人驾驶、无人机等很多机器科技的发展继续前进。无人驾驶汽车将成为汽车行业的下一个努力目标，国内百度、清华大学、国防科技大学等研究团队已实现了无人驾驶汽车的上路行驶，国外谷歌以及各大名校对无人驾驶的研究也并不落后。由于中国在5G通信上处于领先地位，我国的嵌入式行业的发展也在快速发展，在国家的扶持帮助下，越来越多的科技公司正在崛起。

1.2 研究内容与预期目标

通过将S3c2440芯片与LCD、ADC、触摸屏等外设相连，对看门狗、时钟频率、中断系统、UART、ADC、LCD、触摸屏模块等进行配置，实现LCD液晶屏无失真彩色显示，文字、图片清晰；触摸屏的触碰坐标与LCD液晶屏对映位置一致，响应迅速，延迟低，支持对触摸屏的滑动控制，可通过触摸屏控制LCD的显示。

第2章 系统平台介绍

2.1 运行模式

S3C2440可以在7种模式下运行：用户模式（usr），快中断模式（fiq），中断模式（irq），管理模式（svc），中止模式（abt），系统模式（sys），未定义模式（und）^[1]。这些模式可以通过软件编程来进入。

此次设计中只用到了用户模式和中断模式，其他模式不再进行说明。

用户模式：正常的ARM程序软件执行的状态。

中断模式：用于中断处理的模式。

图2.1 程序状态寄存器格式图

如图2.1所示，程序状态寄存器格式由32位组成。[4:0]是模式位，这5位表示了CPU处于上述7种模式中的哪种，并且可以通过软件编程来改变这几位以此进入某种模式。[5]是状态位，当此位被置1时表示CPU工作在Thumb状态下，若被清零则表示CPU工作在ARM状态下。[7:6]分别表示中断模式和快中断模式的禁止/使能选择，如果置1表示禁止中断或快中断。[27:8]被预留出来，没有意义。[31:28]分别表示负/小于标志位，零标志位，进位/借位标志位和溢出标志位。

当[4:0]=0b10000时，CPU处于用户模式。

当[4:0]=0b10010时，CPU处于中断模式。

若要使CPU进入中断模式，则需要进入0X00000018地址，此地址是中断模式的入口。

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