基于ADS7843控制芯片和单片机实现应用系统的连接与设计

作者：廖梦云

现如今，LCD触摸屏越来越普及，逐渐成为当今的主流配置，其在舰艇武器装备的手持检测设备上的应用也越来越广泛。触摸屏分为电阻式、电容式、表面声波式和红外线扫描式等类型，其中使用最多的是电阻触摸屏．四线电阻式触摸屏由两个透明电阻膜构成．在它的水平和垂直电阻网上施加电压．就可通过A/D转换在触摸点测量出电压从而对应得到相应的二维坐标值。本文针对触摸屏接口芯片ADS7843的功能特性．重点探讨触摸屏控制器应用中的相关问题．同时给出其与ATmega64微处理器的通讯实现和软硬件设计。

1 ADS7843控制芯片内部结构及主要功能

ADS7843之所以能实现对触摸屏的控制。是因为其内部结构很容易实现电极电压的切换，并能进行快速A／D转换。图1为其内部结构示意图。

图1 ADS7843控制芯片内部结构示意图

显然．触摸屏的控制芯片要完成两件事：其一、完成电极电压的切换；其二、采集接触点处的电压值，即A／D转换。BurrBrown公司生产的ADS7843芯片是一个内置12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片，供电电压2.7~5 V，最高转换速率为125 kHz，在125 kHz转换速率和2.7 V供电电压下的功耗为750μW．在关闭模式下的功耗为0.5μW，显见ADS7843的低功耗、高速率和在便携式检测设备上的良好适用性。

图2触点坐标（）【轴或Y轴）获取子程序流程图

AD57843通过连接触摸屏x+将触摸信号输入到A/D转换器．同时打开Y+和Y一驱动，然后数字化X+电压，得到当前Y位置的测量结果：同理也可得到X方向的坐标。实际上ADS7843控制器分时向X、Y电极对施加电压．并把测量电极上的电压信号转换为相应触摸点的X、Y坐标。

ADS7843根据微控制器发来的不同测量命令导通相应的模拟开关。以便向触摸屏电极对提供电压，并把相应电极上的触点坐标位置所对应的电压模拟量引入A／D转换器，完成一次电极电压切换和A／D转换．需要通过串口往ADS7843发送控制字，转换完成后再通过串口读出电压转换值。

2 ATmega64微处理器的功能特性

实际的触摸屏输入系统由触摸屏、触摸屏控制器和微控制器三部分组成。前文已提及触摸屏和触摸屏控制器，至于微控制器—应用系统的核心控制部件。它的选择将在很大程度上影响系统的整体性能。ATmega64是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间使ATmega64的数据吞吐率高达1 MIPS／MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

作为一类高性能、低功耗的8位AVR微处理器。ATmega64内部有以下非易失性程序和数据存储器：64K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力1．擦写寿命达10000次，2K字节EEPROM。4K字节片内SRAM，64K字节可选外部存储空间。ATmega64的指令有130条．且大多数指令执行时间为单个时钟周期。另外其有32个8位通用工作寄存器，53个可编程的I／0口，具有独立振荡器的实时计数器（RTC），可工作于主机／从机模式的SPI串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC。

ATmega64与ADS7843采用串行通讯接口SPI通讯。串行外设接口 SPI允许ATmega64和外设之间进行高速的同步数据传输。ATmega64 SPI的特点是：全双工。3线同步数据传输，主机或从机操作．LSB首先发送或MSB首先发送可选．7种可编程的比特率。传输结束中断。

3 应用系统的硬件连接及控制实现

舰艇武器装备的手持检测设备上的实际触摸屏输入系统．采用四线电阻式触摸屏．触摸屏控制器采用ADS7843，微控制器用ATmega64。

当屏触发生时，ADS7843向ATmega64发出中断请求，由ATmega64响应该中断请求．启动通信过程，读取ADS7843的转换结果，从而获取屏触点坐标。通过将ss引脚电平的拉低。微处理器启动一次通讯过程．它将需要发送的数据放入相应的移位寄存器，同时，微处理器在SCK引脚上产生时钟脉冲以交换数据擞据从微处理器的MOSI移出．从MISO移入。

由于ADS7843各信号的时序受外部输入时钟信号频率的影响．因此ATmega64与ADS7843之间的SPI数据需要配置确定的传送时序。对SPI数据寄存器SPDR写人数据即启动SPI时钟，将8比特的数据移入ADS7843。传输结束后SPI时钟停止．传输结束标志SPIF置位。如果此时SPI控制寄存器SPCR的中断使能位SPIE置位．中断就会发生。图2、图3分别给出了触点坐标（x轴或Y轴）获取子程序的流程和屏触中断服务程序的流程。

图3屏触中断服务程序流程图

实现图3流程的具体程序为：

#define spiiflag SPSR_Bit7
#define spi_busy PINB_Bit4
void delayms（uchar mst） /*毫秒延时程序*/
{
uint i=0；
uchar j；
for {j=0;j for（i=568；i》0；i--）
{ asm（“nop”）；}
}
void spi_init（void） /*SPI传送初始化设置*/
{
SPCR=（1《 SPSR=0x00; /*设置SPl2X=0 SPI不倍速*/
}
void SPI_MasterTransmit（char cData） /*SPI主机传输函数*/
{
SPDR=cData；
while（！spiiflag）；
spiiflag=0；
}
unsigned int Get_Touch_Ad（unsigned char channel） /*读取转换结果*/
{
unsigned int ad_tem；
while（1）{
ANX9030_Resetn_Pin=0;
delay_ms（2）；
ANX9030_Resetn_Pin=l；
delay_ms（2）；
c=ANX9030_i2c_read_p0_reg（ANX9030_DEV_IDL_REG，&c1）;
if（（c==0）＆&（c1==0x30））{
c=ANX9030_i2c_read_p0_reg（ANX9030_DEV_IDH—REG，＆c1）；
if（（c==o）&&（c1==Ox90））
break；
}}

ANX9030在上电复位后，设置DE_GEN和BT_656同步信号检测。然后进行像素格式和时钟路径的设置来配置视频信息。由于HDMI兼容DVI．所以发送端可工作在HDMI模式或DVI模式，在此只需对ANX9030的HDMI—MODE位设置为I（HDMI）或o（ovt）f10可。检测到HDMI模式后．设置HDMI的音频格式及数据包，没有异常中断时，使能数据包发送即可把音视频数据包等信息发送出去．发送成功后返回。

除了像素时钟检测（CKDT）和热插拔检测（HPDT）功能外。ANX9030的大部分功能都处于待机状态，软件需要正确的配置其他寄存器。这些寄存器的详细配置可参考ANX9030的芯片资料。

ANX9030的异常处理。由于ANX9030提供了16个中断触发源．包括软件触发中断、检测到显示器中断、接收端上电／断电检测中断、S／PDIF输入丢包中断及CTS变化中断等，所以源端主控制器需要一个中断来管理ANX9030所发出的中断。一般只需要热拔插检测、RI_128连接完整性检测及音频FIFO溢出、CTS变化等断即可。本设计利用EP9302的中断引脚INT0来捕获ANX9030引发的中断，然后进行相应的中断处理。

4 结束语

HDMI是针对下一代多媒体影音设备所开发的传输接口，适用于数字电视、DVD播放机、DVD录放机、PVR、机顶盒及其他数字视听产品．现在已广泛应用于PC机及平板显示器等消费类电子产品上。本文详细说明了HDMI接口原理、源接口芯片特点、接口电路设计及在ARM9嵌入式平台上系统软件的实现方法，该系统可用于安防监控和高清晰视频会议等领域。

本文作者创新观念：把高清多媒体接口HDMI应用到视频监控系统中，和一般监控系统相比，具有监控场景更加清晰和使用灵活等优点。