基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统及控制方法，系统包括依次连接的通信模块、微处理器模块、液晶触摸屏控制模块和液晶触摸屏；微处理器模块的硬件层采用STM32F407微控制器；液晶触摸屏控制模块采用FPGA芯片并包括：数据交互模块、显存模块、液晶显示模块和触摸控制模块；微处理器模块与数据交互模块通信连接；数据交互模块与显存模块和触摸控制模块通信连接，显存模块和液晶显示模块通信连接，液晶显示模块和触摸控制模块与液晶触摸屏通信连接。本发明专利技术的一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统及控制方法，在不改驱动的情况下，可实现系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶显示屏的实时显示及触摸功能。

Touch screen control system and control method based on ARM and FPGA

The invention provides a touch screen control system and a control method based on ARM and FPGA. The system comprises a communication module, a microprocessor module, a liquid crystal touch screen control module and a liquid crystal touch screen connected sequentially; the hardware layer of the microprocessor module adopts a STM32F407 microcontroller; and the liquid crystal touch screen control module adopts a FPGA chip and is packaged together. It includes: data interaction module, display memory module, liquid crystal display module and touch control module; communication connection between microprocessor module and data interaction module; communication connection between data interaction module and display memory module and touch control module; communication connection between display memory module and liquid crystal display module; and communication connection between liquid crystal display module and touch control module and data interaction module. LCD touch screen communication connection. A touch screen control system and a control method based on ARM and FPGA can realize the hardware acceleration function of the system and the real-time display and touch function of different resolution liquid crystal display screen without changing the drive.

【技术实现步骤摘要】
基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统及控制方法
本专利技术涉及液晶触摸屏领域，尤其涉及一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统及控制方法。
技术介绍
现有的常用的液晶显示控制器主要有3种:独立控制器件、微处理器(ARM)内嵌液晶显示器控制器和NiosII软核控制器。独立控制器件采用的芯片主要有RA8875、SSD1963和ILI9320等，实现方案方便、简单。采用ARM内嵌液晶显示器控制器方案的硬件电路简单、控制方便。而采用NiosII软核控制器方案的优点是增强了控制器的可移植性。其中，独立控制器件采用的芯片主要有RA8875、SSD1963和ILI9320等，RA8875和SSD1963最大支持800pixel×480pixel的24位真彩液晶显示屏，而ILI9320只能支持240pixel×320pixel的液晶显示屏，并且每个控制芯片的控制协议互不兼容。因此，在应用中存在支持分辨率有限、专用性较强、成本高等缺陷。采用ARM内嵌液晶显示器控制器方案由于所有驱动及数据处理基于ARM实现，导致ARM工作负担重、显示帧率有限由于NiosII软核性能有限，导致液晶显示的帧率有限，若提高显示性能则需更换更高性能的现场可编程门阵列(FPGA)芯片，增加设计成本。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统及控制方法，在不更改驱动的情况下，实现系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶显示屏的实时显示及触摸功能，数据更新率最高达到31MB/s，且界面显示清晰、稳定、无闪屏，能准确完成触摸操作，满足当前人机交互现场对液晶触摸屏控制的要求，实用价值高。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，包括依次连接的一通信模块、一微处理器模块、一液晶触摸屏控制模块和一液晶触摸屏；所述微处理器模块的硬件层采用STM32F407微控制器；所述液晶触摸屏控制模块采用FPGA芯片并包括：一数据交互模块，用于实现所述微处理器模块与所述液晶触摸屏控制模块之间的信息交互；一显存模块，用于液晶显示数据的存储；一液晶显示模块，用于控制所述液晶触摸屏的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；和一触摸控制模块，用于驱动液晶触摸屏，实现所述液晶触摸屏的触摸功能；所述微处理器模块通过FSMC总线与所述数据交互模块通信连接；所述数据交互模块与所述显存模块和所述触摸控制模块通信连接，所述显存模块和所述液晶显示模块通信连接，所述液晶显示模块和所述触摸控制模块与所述液晶触摸屏通信连接。优选地，所述显存模块包括：一预处理模块、一缓存模块、一SDRAM控制器和一同步动态随机存储器；所述预处理模块与所述数据交互模块和所述SDRAM控制器通信连接，所述缓存模块与所述SDRAM控制器和所述液晶显示模块；所述SDRAM控制器用于对所述同步动态随机存储器进行分时读写和多层多缓冲操作。优选地，所述微处理器模块还包括一应用层和一驱动层，所述应用层移植图形软件包em_Win5.22；所述驱动层包括：FSMC总线驱动、USB驱动、以太网驱动和串口驱动。优选地，所述通信模块包括通用串行总线和以太网。优选地，所述液晶触摸屏包括一ADS7843芯片，所述液晶显示模块和触摸控制模块和所述ADS7843芯片通信连接。本专利技术的一种基于本专利技术所述的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统的触摸屏控制方法，包括步骤：S1：所述微处理器模块通过所述通信模块采集数据并将所述数据传送至所述数据交互模块；S2：所述数据交互模块在所述显存模块的时序控制下将所述数据写入所述同步动态随机存储器中；S3：所述液晶显示模块在时序控制下自所述显存模块读取所述数据并发送给所述液晶触摸屏实现所述数据的实时显示。优选地，还包括步骤：S4：所述触摸控制模块驱动所述ADS7843芯片，并自所述ADS7843芯片采集触摸坐标值数据发送给所述数据交互模块，所述微处理器模块定时读取所述触摸坐标值数据，并根据所述触摸坐标值数据完成对应触摸操作。优选地，在所述S4步骤中：所述触摸控制模块采用二十四个时钟转换周期的工作模式驱动所述ADS7843芯片，每八个时钟周期进与所述ADS7843芯片进行一次通信作业，共进行三次所述通信作业；在第一次所述通信作业中，所述触摸控制模块的DIN端口通过IO串口向所述ADS7843芯片发送控制字，通过发送不同的所述控制字选择不同的工作方式；同时对所述ADS7843芯片的X引脚和Y引脚的电压进行采集；在第二次所述通信作业和第三次所述通信作业中分别读取所述触摸坐标值，所述触摸坐标共十二位，对所述触摸坐标值的低四位补零，并将所述触摸坐标值写入所述同步动态随机存储器，形成所述触摸坐标值数据；所述微处理器模块通过所述数据交互模块定时读取所述触摸坐标值数据，并对所述触摸坐标值数据进行校准和滤波处理，再根据所述校准和滤波处理后的所述触摸坐标值数据进行动作响应，完成对应所述触摸操作。优选地，所述控制字包括一开始标志位、三个通道选择位、一A/D转换的精度控制位和一参考电压的输入模式位。优选地，在所述通过发送不同的所述控制字选择不同的工作方式步骤中：在所述ADS7843芯片的DCLK引脚的信号呈下降沿时，将所述控制字的字节由高到低逐位向所述ADS7843芯片发送；所述ADS7843芯片在所述DCLK引脚的信号呈上升沿时，接收所述控制字并根据所述控制字开始转换所述工作方式。本专利技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：通过STM32F407微控制器和采用FPGA芯片的液晶触摸屏控制模块的配合，实现了系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶触摸屏的实时显示功能。数据交互模块用于实现微处理器模块与液晶触摸屏控制模块之间的信息交互；显存模块用于液晶显示数据的存储；液晶显示模块用于控制液晶触摸屏的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；触摸控制模块用于驱动液晶触摸屏，实现液晶触摸屏的触摸功能。附图说明图1为本专利技术实施例的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例的显存模块和液晶显示模块的连接结构示意图；图3为本专利技术实施例的触摸屏控制系统的触摸屏控制方法图4为本专利技术实施例的ADS7843芯片工作时序图。具体实施方式下面根据附图1～图4，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术的功能、特点。请参阅图1和图2，本专利技术实施的一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，包括依次连接的一通信模块1、一微处理器模块2、一液晶触摸屏控制模块3和一液晶触摸屏4。其中，通信模块1包括通用串行总线11(USB)和以太网12。微处理器模块2包括一应用层21、一驱动层22和一硬件层23；应用层21移植图形软件包em_Win5.22；驱动层22包括：FSMC总线驱动、USB驱动、以太网驱动和串口驱动；微处理器模块2的硬件层23采用STM32F407微控制器。液晶触摸屏控制模块3采用FPGA芯片并包括：一数据交互模块31、一显存模块32、一液晶显示模块33和一触摸控制模块34。其中，数据交互模块31用于实现微处理器模块2与液晶触摸屏4控制模块3之间的信息交互；显存模块32用于液晶显示数据的存储；液晶显示模块33用于控制液晶触摸屏4的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；触摸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，其特征在于，包括依次连接的一通信模块、一微处理器模块、一液晶触摸屏控制模块和一液晶触摸屏；所述微处理器模块的硬件层采用STM32F407微控制器；所述液晶触摸屏控制模块采用FPGA芯片并包括：一数据交互模块，用于实现所述微处理器模块与所述液晶触摸屏控制模块之间的信息交互；一显存模块，用于液晶显示数据的存储；一液晶显示模块，用于控制所述液晶触摸屏的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；和一触摸控制模块，用于驱动液晶触摸屏，实现所述液晶触摸屏的触摸功能；所述微处理器模块通过FSMC总线与所述数据交互模块通信连接；所述数据交互模块与所述显存模块和所述触摸控制模块通信连接，所述显存模块和所述液晶显示模块通信连接，所述液晶显示模块和所述触摸控制模块与所述液晶触摸屏通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，其特征在于，包括依次连接的一通信模块、一微处理器模块、一液晶触摸屏控制模块和一液晶触摸屏；所述微处理器模块的硬件层采用STM32F407微控制器；所述液晶触摸屏控制模块采用FPGA芯片并包括：一数据交互模块，用于实现所述微处理器模块与所述液晶触摸屏控制模块之间的信息交互；一显存模块，用于液晶显示数据的存储；一液晶显示模块，用于控制所述液晶触摸屏的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；和一触摸控制模块，用于驱动液晶触摸屏，实现所述液晶触摸屏的触摸功能；所述微处理器模块通过FSMC总线与所述数据交互模块通信连接；所述数据交互模块与所述显存模块和所述触摸控制模块通信连接，所述显存模块和所述液晶显示模块通信连接，所述液晶显示模块和所述触摸控制模块与所述液晶触摸屏通信连接。2.根据权利要求1所述的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，其特征在于，所述显存模块包括：一预处理模块、一缓存模块、一SDRAM控制器和一同步动态随机存储器；所述预处理模块与所述数据交互模块和所述SDRAM控制器通信连接，所述缓存模块与所述SDRAM控制器和所述液晶显示模块；所述SDRAM控制器用于对所述同步动态随机存储器进行分时读写和多层多缓冲操作。3.根据权利要求2所述的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，其特征在于，所述微处理器模块还包括一应用层和一驱动层，所述应用层移植图形软件包em_Win5.22；所述驱动层包括：FSMC总线驱动、USB驱动、以太网驱动和串口驱动。4.根据权利要求3所述的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，其特征在于，所述通信模块包括通用串行总线和以太网。5.根据权利要求4所述的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统，其特征在于，所述液晶触摸屏包括一ADS7843芯片，所述液晶显示模块和触摸控制模块和所述ADS7843芯片通信连接。6.一种基于权利要求5所述的基于ARM和FPGA的触摸屏控制系统的触摸屏控制方法，包括步骤：S1：所述微处理器模块通过所述通信模块采集数据并将所述数据传送至所述数据交互模...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振涛，迟长春，刘佳，陈俊杰，张贤，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31