arm9 adc及触摸屏怎么使用

发布时间：2021-12-20 10:47:22 作者：iii
来源：亿速云阅读：148

# ARM9 ADC及触摸屏使用详解

## 目录
1. [ARM9处理器与ADC模块概述](#1-arm9处理器与adc模块概述)
2. [ADC硬件电路设计要点](#2-adc硬件电路设计要点)
3. [ADC寄存器配置与驱动开发](#3-adc寄存器配置与驱动开发)
4. [四线电阻式触摸屏工作原理](#4-四线电阻式触摸屏工作原理)
5. [触摸屏校准算法实现](#5-触摸屏校准算法实现)
6. [Linux输入子系统集成](#6-linux输入子系统集成)
7. [常见问题与调试技巧](#7-常见问题与调试技巧)
8. [性能优化建议](#8-性能优化建议)

<a id="1-arm9处理器与adc模块概述"></a>
## 1. ARM9处理器与ADC模块概述

### 1.1 ARM9核心特点
ARM9系列处理器采用哈佛架构，典型代表如S3C2440/S3C2410，主要特性包括：
- 5级流水线设计
- 最高运行频率400MHz
- 集成MMU内存管理单元
- 支持WinCE/Linux等操作系统

### 1.2 内置ADC模块参数
```c
/* S3C2440 ADC典型参数 */
#define ADC_RESOLUTION   10bit      // 分辨率
#define MAX_SAMPLE_RATE  500KSPS    // 最大采样率
#define INPUT_CHANNELS   8          // 输入通道数
#define REF_VOLTAGE      3.3V       // 参考电压

1.3 典型应用场景

电池电压监测
环境传感器采集（温湿度、光强）
触摸屏位置检测
模拟信号处理

2. ADC硬件电路设计要点

2.1 参考电压设计

+3.3V---[10Ω]---+---[0.1μF]---GND
                |
               REF+

2.2 输入信号调理电路

信号源---[1kΩ]---+---[100nF]---GND
                |
               ADC_IN

2.3 抗干扰措施

在ADC电源引脚添加10μF钽电容+0.1μF陶瓷电容
模拟地与数字地单点连接
信号走线避免平行于高频数字信号

3. ADC寄存器配置与驱动开发

3.1 关键寄存器映射

寄存器	地址	功能描述
ADCCON	0x58000000	控制寄存器
ADCTSC	0x58000004	触摸屏控制
ADCDLY	0x58000008	延时寄存器
ADCDAT	0x5800000C	数据寄存器

3.2 裸机驱动示例

void ADC_Init(void) {
    // 设置预分频器，使ADC时钟=50MHz/(49+1)=1MHz
    rADCCON = (1<<14)|(49<<6)|(0<<3)|(0<<2)|(0<<1);
}

uint16_t ADC_Read(int channel) {
    rADCCON &= ~(0x7<<3);       // 清除通道选择
    rADCCON |= (channel<<3);    // 设置通道
    rADCCON |= (1<<0);          // 启动转换
    while(!(rADCCON & (1<<15)));// 等待转换完成
    return (rADCDAT & 0x3FF);   // 返回10位数据
}

3.3 Linux驱动开发关键结构

static struct file_operations adc_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = adc_open,
    .read = adc_read,
    .release = adc_release,
};

static struct miscdevice adc_misc = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name = "adc",
    .fops = &adc_fops,
};

4. 四线电阻式触摸屏工作原理

4.1 物理结构

+-------------------+
|  X+  | 导电层(上) |
|------+------------|
|  X-  | 导电层(下) |
|------+------------|
|  Y+  | 绝缘间隔   |
|------+------------|
|  Y-  | 玻璃基板   |
+-------------------+

4.2 坐标检测流程

X坐标测量：
- Y+接参考电压，Y-接地
- X+作为ADC输入通道
- 测量电压值换算为X坐标
Y坐标测量：
- X+接参考电压，X-接地
- Y+作为ADC输入通道
- 测量电压值换算为Y坐标

5. 触摸屏校准算法实现

5.1 三点校准法

x' = A·x + B·y + C
y' = D·x + E·y + F

5.2 校准点采集

struct calibration_point {
    int x_phys;  // 物理坐标
    int y_phys;
    int x_adc;   // ADC原始值
    int y_adc;
};

static struct calibration_point cal_points[3] = {
    {50, 50},   // 左上角
    {300, 200}, // 中心点
    {550, 350}  // 右下角
};

5.3 矩阵运算实现

void calculate_calibration_matrix(void) {
    // 构建矩阵方程
    // [x1 y1 1 0  0  0][A]   [X1]
    // [0  0  0 x1 y1 1][B] = [Y1]
    // ...              [C]
    //                  [D]
    //                  [E]
    //                  [F]
    
    // 使用高斯消元法求解6x6矩阵
}

6. Linux输入子系统集成

6.1 输入设备注册

struct input_dev *ts_input;

ts_input = input_allocate_device();
ts_input->name = "ARM9 Touchscreen";
set_bit(EV_ABS, ts_input->evbit);
input_set_abs_params(ts_input, ABS_X, 0, 1023, 0, 0);
input_set_abs_params(ts_input, ABS_Y, 0, 1023, 0, 0);
input_register_device(ts_input);

6.2 事件上报

// 在中断处理函数中
input_report_abs(ts_input, ABS_X, x_pos);
input_report_abs(ts_input, ABS_Y, y_pos);
input_sync(ts_input);

6.3 用户空间测试

# 查看输入设备
cat /proc/bus/input/devices

# 实时读取触摸事件
hexdump /dev/input/event0

7. 常见问题与调试技巧

7.1 ADC采样异常排查

检查参考电压稳定性（波动应<10mV）
测量输入信号阻抗（应<1kΩ）
验证时钟配置（典型1MHz采样时钟）

7.2 触摸屏漂移处理

可能原因：
1. 电源噪声 → 增加滤波电容
2. 机械应力 → 重新安装触摸屏
3. 校准失效 → 重新执行校准流程

7.3 内核Oops分析

# 使用objdump反汇编定位问题
arm-linux-objdump -dS vmlinux | grep -A 20 <故障地址>

8. 性能优化建议

8.1 软件优化技术

// DMA传输代替中断方式
void __init adc_dma_init(void) {
    dma_cap_zero(mask);
    dma_cap_set(DMA_SLAVE, mask);
    dma_chan = dma_request_channel(mask, filter, NULL);
    
    sg_init_table(&sg, 1);
    sg_dma_address(&sg) = dma_map_single(dev, buf, len, DMA_FROM_DEVICE);
}

8.2 硬件加速方案

使用独立的ADC芯片（如ADS7846）
增加硬件滤波电路
采用电容式触摸屏方案

8.3 实时性保障措施

配置高优先级中断（IRQ_PRIORITY=0）
使用RT-Preempt内核补丁
禁用CPU频率调节

echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor

附录A：S3C2440 ADC时序参数

参数	最小值	典型值	最大值	单位
tACQ	1	-	-	μs
tCONV	12	14	16	时钟周期

参考文献 1. S3C2440A User Manual, Samsung, 2004 2. Linux Device Drivers, 3rd Edition, O’Reilly 3. ARM System-on-Chip Architecture, 2nd Edition “`