基于OMAP5912的手持多媒體終端的人機接口實現

0引言

　　手持多媒體終端以其高滲透力的移動數字媒體方式、全新的業務理念和巨大的市場潛力而倍受關注，已成為世界各國廣播和電信產業積極研究和發展的重要領域。手持多媒體終端具有高集成度、低功耗以及使用靈活等優點，故可廣泛運用于各種領域。手持多媒體終端對人機接口的設計也越來越人性化、多元化。本系統之所以選用 OMAP5912微處理器，除了它具有低功耗、高性能的特性外，其豐富的外圈接口可提供對各種人機接口的支持，也是其重要因素之一。

　　1 LCD顯示設計

　　1.1接口框架

　　本終端設計中包含的人機接口為鍵盤、觸摸屏以及LCD顯示屏，圖1所示是其接口結構框架。在下面的章節中將對各功能模塊分別進行介紹。

　　1.2 LCD控制器

　　本設計中的LCD控制器的內部結構如圖2所示。圖中，VSYNC信號是垂直同步信號(也稱幀同步信號)，用來指示新的一幀圖像的開始；HSYNC信號是水平同步信號(或行同步信號)，用來給出新的一行掃描信號的開始：Ac-bias為使能信號。本控制器中每行的點陣數和行數均可編程，并可分別由寄存器 timing 0和timing 1來控制。本系統選用的TFT為samsung的LTV350QV_FOE，它采用320×240像素液晶輸出方式。

　　1.3 LCD的驅動實現

　　幀緩沖設備屬于字符設備，其目的是通過配置寄存器在一段制定的內存與LCD間建立一個自動傳輸通道。這樣，任何程序只要修改這段內存中的數據，就可改變LCD上的顯示內容。幀緩沖設備驅動也采用“文件層-驅動層”的接口方式。

　　framebuffer驅動的最重要結構體就是fb_info，它記錄了幀緩沖設備，即當前顯卡的全部信息，包括設備的參數、狀態以及操作函數指針等。每一個幀緩沖設備都必須對應一個這樣的結構體。

　　幀緩沖設備對應的設備文件為／dev／fb*。如果系統有多個顯卡，Linux還可支持多個幀緩沖設備，最多可達32個，分別為／dev／fb0～／dev／fb31，而／dev／fb則為當前缺省的幀緩沖設備，通常指向／dev／fb0。當然，在嵌入式系統中，通常支持一個顯示設備就夠了。幀緩沖設備為標準字符設備，主設備號為29，次設備號為0到31，分別對應／dev／fb0～／dev／fb31。因此，顯示模塊加載過程中通常包含以下幾個步驟：

　　(1)分配dma地址；

　　(2)初始化結構體；

　　(3)初始化硬件，配置相應寄存器；

　　(4)申請中斷；

　　(5)注冊frame buffer設備。

　　在文件層次上，Linux為其定義了讀操作、寫操作、映射操作、打開操作和關閉操作等，其定義代碼如下：

　　file_operations 結構中的open()和release()操作不需底層支持，而read、write接口和普通的字符驅動沒什么不同，只是讀寫的對象變為 framebuffer。是純粹的內存操作。由于Linux工作在保護模式，每個應用程序都有自己的虛擬地址空間，而在應用程序中不能直接訪問物理緩沖區地址，為此，linux在文件操作file_operations結構中提供了mmap函數，通常可將文件的內容映射到用戶空間。而對于幀緩沖設備，則可通過映射操作將屏幕緩沖區的物理地址映射到用戶空間的一段虛擬地址中，之后，用戶就可通過讀寫這段虛擬地址來訪問屏幕緩沖區。實際上，使用幀緩沖設備的應用程序都是通過映射操作來顯示圖形。

　　2觸摸屏輸入設計

　　2.1觸摸屏芯片ADS7843

　　ADS7843是 TI公司生產的四線電阻觸摸屏轉換接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取樣模數轉換器。其中引腳X+、Y+、X-、Y-是轉換器模擬輸入端；DCLK是外部時鐘輸入；CS是片選端；DIN是串行輸入，控制數據可通過該引腳輸入；DOUT是串行數據輸出，可用于輸出轉換后的觸摸位置數據；IN3、IN4是輔助輸入；PENIRQ是PEN中斷引腳。

　　本設計主要通過MCSI接口來實現與ADS7843的命令、數據的串行輸入輸出，并通過KB.C引腳復用成GPIO，然后實現PENIRQ與BUSY信號的中斷觸發。圖3所示是ADS7843連接到OMAP5912的接口電路圖。

　　2.2觸摸屏驅動

　　由于本設計是由DSP側的MCSI接口來發送命令和讀取觸摸屏數據，而由ARM側的操作系統將數據傳遞至界面程序進行處理，所以，本驅動程序應用MAILBOX雙核通信來實現中間的傳遞。

　　ARM側的處理流程如下：

　　(1)ARM側的MAILBOX中斷；

　　(2)由MAILBOX中斷服務程序從數據寄存器DSP2ARM和命令寄存器DSP2ARM2B讀取X、Y，并將其封裝成觸摸屏返回結構TS_RET，最后通過寫指針寫入隊列；

　　(3)由應用程序通過讀指針讀取數據并進行相應處理。

　　驅動程序中有下面兩個比較重要的結構：

　　3鍵盤輸入設計

　　OMAP5912 可以支持鍵盤專用的8×8 I／O接口以及KB.R[7：0]和KB.C[7：0]。其中KBR_LATCH為鍵盤行輸入，KBC_REG為鍵盤列輸出，通過對這兩個寄存器進行讀寫，可以進行行、列的掃描。本設計為了節省系統資源，提高使用效率，因而采用中斷和掃描相結合的方法來實現3×3鍵盤驅動。

　　當按鍵中斷產生時，為了消除抖動，先不判斷按鍵值，而是啟動定時器，并在定時器中斷中讀取鍵值。讀取鍵值的過程是首先判斷行線，然后通過列掃描碼來確定按鍵值。

　　下面給出的是鍵盤中斷服務程序：

　　定時器中斷服務程序如下：

　　下面是掃描程序：

　　4結束語

　　本文介紹了OMAP5912平臺下人機接口的驅動開發方法，完成后的驅動程序可在MontavistaLinux操作系統下正常運行，因而對于在此平臺下開發其他設備的驅動程序具有一定的啟發作用。OMAP開放式多媒體應用平臺也為今后系統的拓展預留了足夠的空間，相信該系統會具有巨大的市場潛力。