觸摸屏控制器與DSP接口的研究與設計

1、 觸摸屏控制器與DSP接口的研究與設計方志遠，盛惠興，劉強，易斐河海大學常州校區(qū)計算機及信息工程學院，江蘇常州，（213022）E-mail：摘 要：本文介紹了TSC (觸摸屏控制器)在DSP中的應用，其通過I2S和SPI接口與DSP的MCBSP（多通道緩沖串口）進行連接。其中給出了系統(tǒng)操作的時序圖和序列關系，并在具體分析兩種接口的情況下以圖表和文字的形式給出了它們與MCBSP的連接方法以及各個運行狀態(tài)的特殊值。關鍵詞：DSP；觸摸屏控制器；數(shù)據(jù)接口；SPI0 前言本文將以文字和圖表的方式介紹TSC與MCBSP之間通過SPI和I2S總線的連接。德州儀器公司（TI）推出了一款用于手持計算設備的完

2、整可編程模擬接口電路(TSC)，專門控制四線觸摸屏應用中的位置、壓力和plate電阻測量。這一來自Burr-Brown產品線的高性能器件大大簡化了個人數(shù)字助理（PDA）、蜂窩電話、MP3播放機、尋呼機和因特網(wǎng)電器等各種手持計算設備的數(shù)據(jù)處理1。為了控制及使用TSC(觸摸屏控制器)器件我們需要一個具有相應數(shù)字接口的主處理器。TI的OMAP處理器可以作為這么一個主處理器。TI的TSC器件的控制/數(shù)據(jù)接口都使用SPI總線而音頻數(shù)據(jù)接口都使用I2S總線。為了與TSC進行連接，主機處理器就需要支持相應的總線。SPI和I2S總線都可以設置以和MCBSP接口連接2。MCBSP接口是基于TI的TMS320C5

3、000、TMS320C6000數(shù)字信號處理器（DSP）。在TI的OMAP處理器中結合了TMS320C5400和 TMS320C5500內核。因此，在大多數(shù)情況下TSC和OMAP之間的連接就變成了TSC與MCBSP之間的連接。在本文中我們以TMS320vc5416DSK和TSC2100EVM系統(tǒng)為例。1 硬件連接C5416與TSC2100之間的硬件連接見表1和表2。第一列列出的是C5416 和TSC2100相應管腳傳輸?shù)男盘?，同一行的表示相應的兩個管腳進行連接。MCBSP的一號接口（MCBSP0）用于SPI連接，二號接口（MCBSP1）用于I2S連接。在MCBSP0中，因為SPI需要運行于停止模

4、式所以BCLKX和BCLKR以及BFSX和BFSR將互相連接。同樣，MCBSP1中的BCLKR和BCLKX以及BFSR和 BFSX之間互相連接。在連接中，vc5416DSK板的硬件設置被設為缺省值。TSC2100EVM板的SW1(I2S)及SW3(SPI)接地。TSC和MCBSP的連接見表1和表2，他們之間需要一個DSK/TSC適配卡，c5416DSK板上的80腳串口（p2）和TSC2100EVM板上外部的SPI和I2S兩個接頭相連接3。-1- 表1 C5416與TSC2100 SPI之間的硬件連接 Tab1 C5416 and TSC2100 SPI Hardware Interface主處

5、理器管腳管腳SSMOSIMISO SPI時鐘SCLK SPI從選擇SPI MOSI 數(shù)據(jù)SPI MISO 數(shù)據(jù)表2 C5416與TSC2100 I2S之間的硬件連接 Tab2 C5416 and TSC2100I2S Hardware Interface主處理器管腳管腳LRCKDINDOUT I2S時鐘BCLK I2S 左/右字的時鐘BFSR1 I2S數(shù)據(jù)至數(shù)模轉換器I2S數(shù)據(jù)至模數(shù)轉換器2 SPI接口TSC2100是完全受寄存器控制的。從寄存器讀和寫入寄存器是通過SPI主器件的SPI接口來完成的。在本文中的SPI主器件即為MCBSP0。所以TSC2100始終是一個SPI從器件。2.1 TSC

6、2100中的SPI圖1中說明了TSC SPI的時序關系，數(shù)據(jù)在ss信號有效（低電平）以后SCLK信號的第一個上升沿有效；MOSI和MISO總線上的數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿開始變化且在下降沿被讀出和采樣。因此，數(shù)據(jù)SCLK信號整個下降沿必須始終保持以保證SPI接口的可靠性。SSSCLKMISOMOSI圖1 SPI時序圖Fig1 SPI Timing DiagramTSC2100SPI的操作序列在見圖2和圖3。圖2顯示了TSC的寫時序，其中有一個或多個16比特數(shù)據(jù)塊通過MOSI線從主機被發(fā)送到TSC用來控制、設置TSC。圖3顯示了從TSC的讀時序，其中一個16比特控制字通過MOSI線寫到TSC來進行

7、讀操作；從TSC中MISO線上的輸出的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)幀的第二個16比特開始。-2-SSSCLKMOSI圖2 TSC2100 SPI接口的寫操作Fig2 Write Operation for TSC2100 SPI InterfaceSSSCLKMOSIMISO圖3 TSC2100 SPI操作序列中的讀操作Fig 3 Read Operation for TSC2100 Operation Sequence2.2 MCBSP與SPI的接口通過對幀和時鐘編程有多種方法來設置MCBSP0使MCBSP0與TSC2100 SPI的連接。在本文中，我們只討論其中的一種方式，其中為了表述方便以表格的形式表達。

8、見表3和表4所示。表3列出了MCBSP0的初始化序列和例值，其中具體列出了程序步驟和每步執(zhí)行后相應寄存器值的變化情況；表4列出SPI數(shù)據(jù)接收和發(fā)送序列，詳細介紹了SPI的讀寫操作過程及每個步驟的對應值；最后給出了一些讀和寫操作的實例。表3 MCBSP0初始化 Tab3 MCBSP0 Initialization程序步驟 編程值 注釋等待，復位接收、發(fā)送、幀同步、采樣率發(fā)生器：RRST=XRST=FRST=GRST=0 設置采樣率發(fā)生器為時鐘模式：CLKSTP=10FSXM=CLKXM=FSXP=1 CLKXP=0 RFRLEN=XFRLEN=000000 RWDLEN=XWDLEN=101 R

9、DATDLY=WDATDLY=01 CLKSM=1,FSGM=0,CLKGDV=199-3-SPCR2=0X0000 SPCR2=0X0000 3PCR=0X0A0CRCR1=0X00A0XR2=0X0001 RCR2=0X0001 SPGR1=0X00C7 SPCR2|0X0040 使能采樣率發(fā)生器：GRST=17 等待400個CPU時鐘表4 SPI讀/寫操作序列 Tab 4 SPI Writing/Reading Sequence 等待至少兩個SCLK以使采樣率發(fā)生器穩(wěn)定程序步驟 編程值 注釋使能接收和發(fā)送SPCR2= SPCR2|0X0001235 等待400個CPU時鐘 等待或讀操作數(shù)

10、 等待TX寄存器空SPCR1= SPCR1&0XFFFESPCR2= SPCR2&0XFFFE 等待至少兩個SCLK以使采樣率發(fā)生器穩(wěn)定讀或寫一幀 繼續(xù)讀或者寫 完成后禁止讀或寫 而讀寫復幀則相對復雜些。寫的動作為：與單幀不同的是，當發(fā)送信號準備好時寫16比特控制字到MCBSP0_DXR1且寫16比特數(shù)據(jù)到MCBSP0_DXR1。當下一個發(fā)送信號準備好就寫數(shù)據(jù)到下一個地址，并且重復執(zhí)行這兩條語句。讀一個復幀的過程為：等發(fā)送信號準備好時寫16比特控制字到MCBSP0_DXR1；等待下一個發(fā)送信號準備好寫16比特數(shù)據(jù)到MCBSP0_DXR1，等待接收信號準備好從MCBSP0_DRR

11、1讀TSC數(shù)據(jù)；再下一個送信號準備好寫16比特數(shù)據(jù)到MCBSP0_DXR1，接收信號準備好讀下一地址數(shù)據(jù)。就這樣重復直到數(shù)據(jù)傳輸完為止。3 I2S接口I2S是為處理器和數(shù)字設備之間的數(shù)字音頻信號傳輸而專門設計的。大部分的TI數(shù)字音頻編碼器件都支持I2S接口。TSC2100支持多種四線數(shù)字音頻接口，包括I2S、左調整、右調整、DSP模式。在這些模式中TSC2100可以工作在主和從方式。因為這些接口的相似性，本文只介紹I2S接口。 LRCK/ADWSBCLKDOUTDIN圖4 TSC2100中I2S的時序圖Fig 4 TSC2100 I2STiming Diagram圖4示出了TSC2100中I2

12、S的時序圖。其中，I2S的左右頻道選擇，LRCK在I2S比特時鐘的下降沿變化，BCLK、編碼器ADC數(shù)據(jù)出DOUT和DAC數(shù)據(jù)入DIN在BLCK下降-4- 沿變化且上升沿被讀。因此，DOUT和DIN必須在整個BCLK的上升沿都保持有效。為了讓TSC在I2S模式中工作且能與MCBSP互操作，TSC寄存器必須通過SPI接口被設置成上述的值。4 結束語隨著DSP芯片的應用越來越廣泛，各個方面的相應的附屬器件也得到開發(fā)并使用。本文介紹了觸摸屏控制器在DSP上的應用，其中有多種實現(xiàn)方式，本文采取了一種相對有效的方式實現(xiàn)。C5416沒有專用的通用I/O引腳，本文通過一種有效的方法將MCBSP擴展。這樣可以

13、省掉外圍的控制電路和芯片，降低系統(tǒng)成本。通過實驗證明，本連接系統(tǒng)能持續(xù)穩(wěn)定的工作，在實際應用中有一定的指導意義。參考文獻1 劉益成.TMS320C54xDSP應用程序設計與開發(fā)M.北京:北京航空航天大學出版社,2002.2 雷勇.DSP系統(tǒng)設計與實現(xiàn)M.北京:電子工業(yè)出版社,2004.3 TMS320VC5402 FIXED-POINT DIGITAL SIGNAL PROCESSOR. .A DESIGN OF TSC AND DSP WITH MCBSPFang Zhiyuan，Sheng Huixing，Liu Qiang，Yi Fei(College of Computer & Information Engineering, Hohai Univ., Changzhou , 213022)AbstractThis article introduces the application of TSC in DSP, which connects with the MCBSP of DSP through the joint of I2S and SPI. It presents the operation sequence and timing diagram of system op