基于ARM9的嵌入式電子觸摸屏設(shè)計

汪鵬程

（桂林理工大學南寧分校，廣西南寧530000）

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，觸摸式電子查詢系統(tǒng)已十分廣泛地運用在機關(guān)、商場、醫(yī)院等各種公眾場所，市場潛力非常巨大，但目前流行的查詢屏的設(shè)計大多基于PC機，使用X86等系列的芯片，普遍存在著價格昂貴、體積大、功耗高等問題。而許多觸摸式電子查詢系統(tǒng)只需要根據(jù)觸摸動作控制相應(yīng)顯示即可，對計算機速度等性能要求不高，無需多媒體播放演示等繁雜功能，也不需要過高的軟硬件資源和外圍設(shè)備。基于ARM9[1]嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的觸摸式電子查詢屏，不僅在功能上能滿足對觸控、顯示的基本要求，更因兼具價格低、體積小以及節(jié)能降耗等優(yōu)點，將會在電子查詢系統(tǒng)這一領(lǐng)域中占據(jù)較大份額，從而具有較大的經(jīng)濟價值。

1 硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件由ARM9核心模塊、VGA模塊、液晶顯示屏和觸摸屏組成，如圖1所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)

1.1 核心模塊

核心模塊采用的是廣州友善之臂FriendlyARM的Mini2440開發(fā)板，該板的CPU為三星S3C2440A（400 MHz～ 533 MHz主頻）[2]，配置有在板的 64MSDRAM、128M的NandFLASH，帶有網(wǎng)卡、USB接口及JTAG調(diào)試接口。資源比較豐富，支持嵌入式Linux、WinCE等多個操作系統(tǒng)，易于交叉編譯與調(diào)試。S3C2440A內(nèi)置的LCD控制器支持在64K色彩模式下尺寸為2048*1024的虛擬屏，且該控制器有一個專用的DMA通道，用于獲取系統(tǒng)內(nèi)存的規(guī)模緩沖中的圖像素據(jù)，然后發(fā)送到外部，這點完全滿足系統(tǒng)的顯示要求。

同時S3C2440A還提供內(nèi)部TFT直接觸摸屏接口，可連接觸摸屏的 XP、XM、YP、YM，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后可以得到X和Y的位置，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對感知觸摸動作的需求。

1.2 VGA模塊

模塊采用廣州友善之臂的LCD2VGA模塊，該板以FPGA+SDRAM為圖像處理核心，分辨率為1024*768，場頻70 Hz，用40腳的排線連接該板的J5插座和Mini2440的LCD_CON，可將核心模塊顯存中的圖像數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換成液晶示屏的VGA格式信號。

1.3 觸摸屏

觸摸屏采用的是17英寸的四線電阻屏，能經(jīng)受20萬次以上的按壓，將該屏的4個端口XP、XM、YP、YM 與 Mini2440 的 LCD_CON 的 P36、P37、P38、P39腳連接即可使觸摸屏接入S3C2440A提供的TFT觸摸屏接口。

1.4 液晶顯示屏

選用了AONE的17英寸液晶顯示屏，將該顯示屏的面框拆下，銑去定位筋和支撐柱（高2.5 mm），把觸摸屏置于面框與液晶屏之間，固定好螺釘后，觸摸屏可毫無縫隙地貼合在液晶屏上。

2 軟件架構(gòu)

如圖2所示，本系統(tǒng)移植的是Linux2.6.13作為嵌入式操作系統(tǒng)，桌面運行環(huán)境為Qt4.5，采用C++編寫應(yīng)用的查詢程序。

圖2 軟件架構(gòu)

2.1 操作系統(tǒng)與桌面環(huán)境

在目前流行的嵌入式操作系統(tǒng)中，Linux較之其它系統(tǒng)具有：程序開源、應(yīng)用面廣、內(nèi)核及驅(qū)動程序易于定制和修改等優(yōu)點[3]，由于系統(tǒng)采用的是17英寸觸摸屏，需要對其驅(qū)動程序進行修改，設(shè)置數(shù)據(jù)流模式RAD及相關(guān)參數(shù)，因此Linux2.6.13嵌入式操作系統(tǒng)成為移植的首選。

Qt是Troutech公司提供的一套跨平臺開發(fā)工具包，用它開發(fā)的圖形應(yīng)用程序可以順利地移植到各個操作系統(tǒng)上，也可以移植到Linux嵌入式操作系統(tǒng)。同時Qt提供的大量類文件，給圖形界面的設(shè)計提供了許多便利[4]。

2.2 查詢程序

查詢程序因查詢操作過程與顯示內(nèi)容的差異而不同，以桂林理工大學南寧校區(qū)設(shè)計的電子查詢系統(tǒng)為例，程序按實際需要設(shè)置了學院簡介、地圖導航、機構(gòu)設(shè)置、辦公樓布局等5個從界面，從界面（如機構(gòu)設(shè)置）之下又分別設(shè)有院辦、教務(wù)科、財務(wù)科等21個子界面，以Qt不同于其它工具的特有的信號與插槽機制[5]，可實現(xiàn)對象（如click信號與各主、從、子界面）間的通信。圖3、圖4分別為主界面和學院簡介從界面的簡略流程圖。

圖3 主界面流程圖

圖4 學院簡介子界面流程圖

3 結(jié)束語

目前，已經(jīng)利用上述設(shè)計給桂林理工大學南寧分校和某電子科技公司分別制作了兩套觸摸式電子信息查詢屏，在室內(nèi)環(huán)境使用效果良好，響應(yīng)速度快，觸摸控制精準，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，基本實現(xiàn)了設(shè)計要求。由于選用的AONE的17英寸液晶顯示屏背光較弱，在室外強光環(huán)境使用時，顯示器顯示亮度過暗，在后期的設(shè)計制作中應(yīng)考慮使用環(huán)境因素，選用可調(diào)背光亮度的高亮顯示器。

[1]劉魯新，權(quán)進國，林孝康.ARM9處理器與ARM7處理器比較[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2004（11）：13-15.

[2]楊曉健.基于ARM9的嵌入式視頻采集系統(tǒng)設(shè)計[J].西安工程大學學報，2010，24（02）：208-212.

[3]許先斌，熊慧君，李 洲，等.基于ARM9的嵌入式Linux開發(fā)流程的研究[J].微計算機信息，2006（11）：87-89，250.

[4]朱吉佳，蔡家麟.基于Qt的業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2008（03）：236-239，242.

[5]金 繁，崔培雷.嵌入式Qt中信號與槽機制的研究[J].電子設(shè)計工程，2014，22（24）：168-170.