基于觸摸屏的某型雷達干擾機的人機接口設計

摘要：為滿足某型火控雷達干擾機小型化、人機對話方便快捷的要求，提出一種采用觸摸屏作為干擾機人機交互設備的設計方案。介紹了基于三星$3C2440微處理器的觸摸屏及液晶顯示屏接口電路，闡述了基于Windows CE 5．0操作系統對觸摸屏驅動的開發思想。該方案對于提高干擾機的便攜性和能耗方面，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：觸摸屏；ARM微處理器；人機接口；干擾機

中圖分類號：TM334 文獻標識碼：B 文章編號：1001—1390(2010)8A一0139-03

引言

    為增強防空部隊某型號火控雷達在復雜電磁環境下的作戰能力，完善抗干擾訓練手段，提高部隊在干擾環境下訓練的針對性和有效性，使部隊電子對抗作戰能力得到有效提升，研制了一款便攜式的訓練用于擾機。干擾機由嵌入式ARM9微處理器$3C2440A、干擾源模塊以及觸摸屏人機對話模塊組成，具有干擾樣式豐富、干擾效果顯著、顯示直觀、操作簡便、性能穩定可靠等特點。

1 硬件設計

    電子干擾訓練器由人機接口模塊、干擾源模塊、主控模塊三大部分等組成。如圖1所示。

雷達電子干擾訓練器組成方框圖
 

1．1主控模塊

    主控模塊為整個訓練器的控制核心。通過它可控制鍵盤選擇需要的干擾樣式、干擾頻率、干擾強度等干擾信號參數，同時控制觸摸屏顯示干擾模擬器當前的干擾樣式、頻率、強度等信息，并以菜單方式提示其使用方法，實現對模擬器工作狀態清楚，操作簡單、易學的要求，達到人機對話過程實時反饋信息的目的。主控模塊采用三星公司生產的S3C2440A處理器，S3C2440A是三星公司生產的基于ARM 920T內核的RISC微處理器，其集成的LCD控制器相當于顯卡，用于傳輸視頻數據和產生必要的控制信號。$3C2440A自帶觸摸屏控制器，可實現用觸摸屏作為輸入設備。

1．2干擾源模塊

    干擾源模塊是訓練器的關鍵部件，主要由微波固態振蕩源、微波功率放大器以及天線組成。微波固態振蕩源采用先進的數字式直接頻率合成(DDS)技術，具有頻率穩定度高、可靠性高以及體積小等特點。其高頻振蕩頻率可在規定的范圍內由ARM微處理器串口直接發送數碼控制得到。微波功率放大器將高頻能量進行放大，從而提高干擾的輻射距離，放大器的功率可根據實際需要選擇。

1．3人機接口模塊

    人機交互是指通過輸入輸出設備實現人與機器的對話。決定接口方式的主要因素是成本和實際應用的需要。液晶顯示器(LCD)功耗低、體積小、重量輕，特別適用于便攜式儀器。觸摸屏附在顯示器的表面，與顯示器相配合使用，只要能澳8量出觸摸點的坐標位置，則可根據屏上對應坐標點的顯示內容或圖符獲知觸摸者的意圖，進而進行處理，實現人機交互團。由于電阻式觸摸屏能夠承受惡劣環境因素的干擾以及其表面經硬度及防化學處理，適合野外作業等實際應用環境，故選用電阻式觸摸屏作為本裝置的人機交互的輸入設備。本系統采用NEC公司生產的帶觸摸屏的NL2432LCD顯示屏作為人機交互通道，該屏為3．5英寸320x240TFT LCDM。

    S3C2440A內部集成LCD控制器，支持STN和ⅡT的各種型號的LCD屏。LCD控制器的功能是傳遞數據并產生顯示驅動信號，進而驅動LCD。

圖2 LCD控制器內部結構框圖
 

    S3C2440A內置的LCD控制器由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600組成。REGBANK是LCD控制器的寄存器組，用來對LCD控制器的各項參數進行設置；LCDCDMA是LCD控制器專用的DMA信道，負責將視頻資料從系統總線上取來，通過VIDPRCS從VD[23：0](像素輸出端口)發送給LCD屏；同時1f1MEGEN和LPC3600負責產生LCD屏所需要的控制時序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后從VIDEO MUX送給LCD屏。

    LCD的控制信號由TIMEGEN產生，主要有以下幾個重要控制信號LWCLK：像素時鐘信號；HSYNC：行同步信號，表明LCD屏開始顯示新的一行數據；VSYNC：幀同步信號，表明LCD屏開始顯示新的一幀數據；VDEN：數據使能信號，用來標明視頻資料的有效。LCD的24根數據線VD[23：01直接與處理器的LCD數據線相連，觸摸屏的4根信號線(xP、XM、YP、YM)與S3C2440A對應名稱引腳直接相連，控制信號和電源與相應信號也是直接相連。連接方式如圖3所示。

圖3 S3C2440A與LCD觸模屏連接示意圖
 

2 軟件設計

    在S3C2440A芯片上提供了專門的觸摸屏接口，并且有4種工作模式：本系統采用的四線電阻式觸摸屏驅動只采用了觸摸屏接口的其中兩種工作模式：中斷模式和正常轉化模式。當觸摸屏被點擊后，進人中斷模式，將寄存器ADCTSC設置為Oxff，產生中斷INT TC，中斷源消失后，進入正常轉換模式。設備驅動程序是提供操作系統和硬件之間接口的模塊．驅動程序用來描述某個物理或者虛擬設備的具體功能，并管理這些設備的操作。大多數的驅動程序是由設備驅動管理器加載的，而觸摸屏驅動由圖形窗口消息子系統加載。觸摸屏采用本地驅動來實現自己的中斷服務程序。

    Windows CE 5．0下的觸摸屏驅動直接納入到了GWES(圖形窗口消息子系統)的管理下，而不是象流驅動由Device Manager-來管理。觸摸屏驅動采用分層式結構，模板驅動(model driver interface，MDD)和平臺驅動(Platform dependent driver，PDD)。MDD層實現了觸摸屏驅動的整個邏輯架構，提供了供系統調用的DDI函數接口，定義了在PDD層中實現的DDSI函數接口rdevice driver眙1wice provider interface)o MDD層的源代碼在WINCE500WUBLIC＼COMMONXOAK、DRIVERSWOUCHWCHMAIN路徑下，PDD層一般在OEM廠商提供的BS咆中，WINCE500WLATFORM＼8mdk2440＼DRIvERS＼TOUCHPo對于Platform Builder提供的有關觸摸屏驅動程序模型設備驅動層(MDD)部分不需要進行修改，只需要根據硬件設備修改依賴平臺的驅動程序層(PDD)的代碼來實現對觸摸屏的支持。系統啟動時會自動加載觸摸屏驅動，此時DDI函數接口TouchPanelEnable被調用，觸摸屏的硬件初始化就是在該函數下完成的，包括采樣功能和硬件中斷。接下來創建分支線程，并在該線程中調用WaifforSingleObject等待中斷事件的觸法。當觸摸屏被點擊中斷觸發，該線程從阻塞狀態恢復執行，在該線程中調用PDD層的DDSI接口函數DdsiTouchPanelGetPoim，返回最近的一次數據采樣坐標值囹。

    完成驅動開發后還要進行校準，常用的校準點數量為5。校準程序將在校準點坐標處相應顯示一個十字叉，用戶需要精確地在該十字叉位置按下觸摸屏，驅動通過TouehPanelReadCaliBrationPoint函數讀取相應的觸摸屏坐標值，然后開始下一個校準點。循環設定5個校準點后，將采集到的觸摸屏坐標值和校準點屏幕坐標送到TouchPanelsetCaUBration函數中進行處理口。

3 結束語

    本文以三星公司ARM9內核芯片S3C2440A、東華3．5英寸啾晶顯示屏和4線電阻式觸摸屏為硬件基礎，結合干擾機的小型化、易操作的需求，采用Windows CE 5．O操作系統，通過對硬件和軟件的設計，形成了某型號的干擾機的人機接口模塊。這套裝置具有體積
小、重量輕、功耗低、控制靈活、操作簡單方便、界面友好、輸入速度快等特點，用戶可以通過觸摸屏畫面提示信息進行操作。本課題對其它智能儀器的人機交互接口設計也具有借鑒意義。

參考文獻

【1】鄒向陽．EPM7128S在雷達電子干擾模擬訓練器中的應用嘰電子工程師，2002
【2】蔣夏林．基于觸摸屏的便攜式生化儀人機接口設計忉．電測與儀表，2008
【3降海輝．基于Al珊9處理器的數據傳輸終端的設計刪．桂林電子科技大學，2009．

作者簡介：
郭瑞玲(1979一)，女，碩士研究生。從事測試計量技術及儀器研究。

鄒向陽(1964--)，男。碩士研究生導師，從事炮瞄雷達、電子對抗、自動控制、計算機接口等方面的研究。