0 引言
TSC2007 是美國 TI 公司推出的新一代 4 線制觸摸屏控制器，它在與觸摸屏連接后，一旦有筆或手指觸摸在屏上時，便可以迅速得到該點的位置信號，從而達到在觸摸屏表面上尋址的目的。
TSC2007 是典型的逐步逼近寄存器型 A ／ D 變換器，其結構以電容再分布為基礎，同時內部包含有取樣／保持功能。 TSC2007 具有片內溫度測量、觸摸壓力測量和預處理三項功能。 TSC2007 的主要特點如下：
◇具有 4 線制觸摸屏接口；
◇可單電源工作，電壓范圍為 1.2 ～ 3.6 V ；
◇帶有 I 2C 接口，能以標準模式、高速模式和超高速模式進行數據傳輸與通訊；
◇具有可編程 8 位或 12 位分辨率；
◇具有 1 路輔助模擬量輸入；
◇具有靜電保護。
TSC2007 可廣泛用于有觸摸屏的應用中，如個人數字助理 (PDA) 、筆記本電腦等。
1 TSC2007 觸摸屏控制器
1.1 引腳功能
TSC2007 的引腳和 TSC2003 的引腳完全兼容，可以插入和 TSC2003 相適應的插座中，因此，可以很方便地替換原來使用的 TSC2003 以進行更新升級。 TSC2007 采用 CMOS 工藝制作，具有 TSSOP16 和 WCSP12 兩種引腳封裝形式，其工作溫度范圍為 -40 ～ + 85 ℃ 。
圖 1 所示是 TSC2046 在 TSSOP 16 封裝形式下的引腳排列，各引腳功能如下：
◇工作電壓： +1.2 ～ +3.6V ；
◇ AD 采樣時間：≥ 160 ns ( 在 SCL="1".7 MHz 情況下 ) ；
◇ AD 轉換時間：≤ 150ns( 條件同上 ) ；
◇開關延時時間：≤ 30ns ；
◇參考電壓范圍： +1.2 ～ +3.6 V ；
◇溫度范圍： -40 ～ + 85 ℃ ；
◇靜電保護電壓：≤± 8kV ；
◇功耗：≤ 53.32 μ W( 在 2.7 V ，高速模式情況下 ) 。
1.3 TSC2007 的工作方式
由于在觸摸屏被點擊之后，一般都需要確定所點擊點的 X 、 Y 坐標參數，以備系統處理并發送相應的消息。為此，設計時就需要對 TSC2007 進行讀寫操作。
TSC2007 的寫操作時序如圖 2 所示。當 SCL 為高電平時， SDA 由高電平向低電平跳變，系統開始傳送數據。數據的前五位為固定的 10010 ，后兩位為地址，可表示四個從設備，第八位為 0( 表示 write) 。
當 TSC2007 收到數據后，會確認一位 0 。然后由 MCU 收到確認后，再發送一個字節的命令字，然后再等 TSC2007 確認，從而完成寫操作，最后，再由 MCU 發送一個結束信號以結束操作。其中的命令字節含義如表 1 所列。
中的 PD1-PD0 為節能 bit 位； M 為模式位，該位為 0 表示 TSC2007 是 12 bit 模式，為 1 時是 8 bit 模式； X 為無關位。
TSC2007 的讀操作時序圖如 3 所示。讀操作時，首先由 MCU 發送一個開始信息，然后傳送 8bit 地址信息，該信息與寫操作時傳送的前 7 個 bit 位一樣，只是第 8 個 bit 為 1( 表示 read) 。此后，經 TSC2007 確認后， MCU 便可接受 8bit 或 12bit 數據，也就是 TSC2007 發送的 x 值或者 y 值。
1.4 TSC2007 的讀寫操作注意事項
SDA 引腳及 SCL 引腳上數據的改變必須延時一段適當的時間，延時太短，數據讀入可能不成功，太長則浪費系統資源。一般可在 20 μ s 左右。讀寫操作時的時序非常重要。 SDA 線上的數據狀態僅在 SCL 為低電平期間才能改變，而在 SCL 為高電平期間， SDA 狀態的改變則被用來表示數據傳輸的起始和停止條件。因此，若時序控制不好，則將得不到正確的讀數。同時，當主處理器在對 TSC2007 進行寫操作時。還應該屏蔽它的中斷腳 PENIRQ ，這樣可以阻止中斷腳的不停下降而觸發中斷。
2 硬件設計
2.1 TSC2007 的硬件連接電路
基于 TSC2007 的觸摸屏接口電路連接圖如圖 4 所示。其中， 10 腳 (PENIRQ) 、 11 腳 (SDA) 、 12 腳 (SCL) 分別與 MCU 的 3 個 GPIO 口 ( 通用輸入輸出腳 ) 進行通信。通過程序模擬在 SCL 腳上產生方波，就可在 SDA 腳上進行數據的傳輸，并在 PENIRQ 腳上傳輸中斷信號。
2.2 I 2C 總線原理
I 2C 總線是由數據線 SDA 和時鐘 SCI 胸成的串行總線，可用于發送和接收數據。其 CPU 與被控 IC 之間、 IC 與 IC 之間進行雙向傳送的最高傳送速率可達 100 kbps 。各種被控制電路均可并聯在這條總線上，但就像電話機一樣，只有撥通各自的號碼才能工作，所以，每個電路和模塊都有唯一的地址。在信息傳輸過程中， I 2C 總線上并接的每一模塊電路既是主控器 ( 或被控器 ) ，又是發送器 ( 或接收器 ) ，這取決于它所要完成的功能。 CPU 發出的控制信號分為地址碼和控制量則用于兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別 ( 如對比度、亮度等 ) 及需要調整的量。這樣。各控制電路雖然掛在同一條 I 2C 總線上，但卻彼此獨立，互不相關。
I 2C 總線在傳送數據過程中共有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。其中，開始信號用于在 SCL 為高電平時，通過 SDA 由高向低的跳變來開始傳送數據；而結束信號 SCL 為低電平時，通過 SDA 由低向高的跳變來結束數據傳送；應答信號則是在接收數據的 IC 在接收到 8 bit 數據后，向發送數據的 IC 發出特定的低電平脈沖應答，以表示收到數據。
當 CPU 向受控單元發出一個信號后，系統將等待受控單元發回應答信號， CPU 接收到應答信號后，將根據情況作出是否繼續傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，則判斷為受控單元出現故障。
I 2C 規程采用主／從雙向通訊方式。向總線發送數據的器件定義為發送器，從總線接收數據則為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發送狀態。但總線必須由主器件 ( 通常為微控制器 ) 控制，主器件可產生串行時鐘 (SCL) 以控制總線的傳輸方向，并產生起始和停止條件。
3 軟件實現
設計軟件時，可采用系統輪詢或者中斷方式來實現觸摸屏功能。在嵌入式系統中，如果系統多數時間處于空閑狀態，則可考慮采用輪詢；否則可考慮采用中斷方式來處理觸摸屏信號。本方案采取中斷方式，其中斷入口程序流程圖如圖 5 所示。系統初始化時，首先將 TSC2007 設成 PowerDown 模式，當觸摸屏上有點擊時，上將產生一個下降脈沖，以引發中斷。此時系統進入觸摸屏的中斷向量。當中斷處理程序判斷數據有效后，即設置一個 TImer ，每隔大約 20 μ s 進行一次 X 、 Y 值的讀寫，并將取得的值存入 buffer 中，然后進行去抖、校正處理，同時判斷當前狀態 (PRESS 、 MOVE 、 RELEASE 等 ) ，最后將有效的 X 、 Y 值取平均值后發送到系統的消息隊列。
4 結束語
在實際應用的基礎上，本文介紹了利用觸摸屏控制器 TSC2007 實現觸摸屏功能的設計方案。通過這款功能強大，操作簡便的觸摸屏控制器，能精確快速地在諸如手機、 Mp3 、 ATM 機等設備上實現便攜式電子產品及其他多媒體設備的觸摸屏功能。可以預見，隨著觸摸屏技術的迅速發展，觸摸屏對于計算機技術的普及利用將發揮重要作用。
我司的觸摸屏控制IC資料請查閱：http://www.wujiu5zhuce.cn/product_1005.htm
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