觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

嵌入式設(shè)備觸摸屏按其技術(shù)原理可分為五類：矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波式。其中電阻式觸摸屏在嵌入式系統(tǒng)中用的較多，電阻式觸摸屏可分為四線、五線、七線等幾種。一般來(lái)說(shuō)，WinCE觸摸屏驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)有以下幾個(gè)步驟：

（1）配置和初始化觸摸屏

觸摸屏驅(qū)動(dòng)在初始化過(guò)程會(huì)調(diào)用TouchPanelEnable函數(shù)，該函數(shù)調(diào)用的DDSI函數(shù)為DdsiTouchPanelEnable和DdsiTouchPanelDisable。這兩個(gè)DDSI接口函數(shù)是驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在，分別用于打開(kāi)和關(guān)閉觸摸屏硬件。但是為了降低功耗，這兩個(gè)函數(shù)其實(shí)可以不真正操作硬件，而只是實(shí)現(xiàn)軟件上的控制。

同時(shí)，在初始化時(shí)還需要進(jìn)行這幾個(gè)配置和初始化：一是創(chuàng)建事件hTouchPanelEvent和hCalibrationSampleAvailable，前者是在正常狀態(tài)下當(dāng)有觸摸筆按下或者按下后需要定時(shí)采集數(shù)據(jù)時(shí)被觸發(fā)；而后者是在校準(zhǔn)狀態(tài)下當(dāng)有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸入時(shí)被觸發(fā)。二是檢查初始化所需的中斷gIntrTouch（觸摸屏中斷）和gIntrTouchChanged（定時(shí)器中斷），并將這兩個(gè)中斷關(guān)聯(lián)到事件hTouchPanelEvent。三是創(chuàng)建一個(gè)ISR線程TouchPanelpISR，用于等待和處理觸摸屏事件hTouchPanelEvent，它也是整個(gè)驅(qū)動(dòng)程序中唯一的事件源。

（2）校準(zhǔn)觸摸屏基準(zhǔn)參數(shù)

完成前面繁瑣的工作后，驅(qū)動(dòng)程序的各種功能就都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒了，現(xiàn)在就可以實(shí)際操作觸摸屏幕了。但一般來(lái)說(shuō)，電阻式觸摸屏需要校準(zhǔn)，也就是說(shuō)在驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程中MDD層要調(diào)用相應(yīng)的DDSI函數(shù)來(lái)讀取注冊(cè)表中的校正數(shù)據(jù)校正觸摸屏。理想情況下，校準(zhǔn)程序只要在嵌入式設(shè)備初次加電測(cè)試過(guò)程中運(yùn)行一次就可以了，參考值會(huì)被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，以免讓用戶在以后的加電啟動(dòng)期間再做校準(zhǔn)。不過(guò)，高質(zhì)量的觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序是應(yīng)該要向用戶提供一種進(jìn)入校準(zhǔn)例程的途徑，從而在由于溫度漂移或其它因素造成校準(zhǔn)不準(zhǔn)確時(shí)進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

在理想情況下，校正觸摸屏基準(zhǔn)只需兩組原始數(shù)據(jù)，即在屏幕對(duì)角讀取的最小和最大值。但在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樵S多電阻式觸摸屏存在明顯的非線性，如果只在最小和最大值之間簡(jiǎn)單的插入位置數(shù)值會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)程序非常的不精確。因此，在WinCE中需要獲取多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，常用的校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量為5個(gè)。

方法是：①首先驅(qū)動(dòng)程序在函數(shù)DdsiTouchPanelGetDeviceCaps 中設(shè)置校準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；②是系統(tǒng)在TouchDriverCalibrationPointGet中獲取每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)；③是在屏幕界面的校準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)處顯示一個(gè)位置符號(hào)，用戶需要精確地在位置符號(hào)按下觸摸屏；④驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)TouchPanelReadCalibrationPoint函數(shù)讀取相應(yīng)的觸摸屏坐標(biāo)值；⑤然后再開(kāi)始下一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，直到循環(huán)設(shè)定的次數(shù)后將采集到的觸摸屏坐標(biāo)值和校準(zhǔn)點(diǎn)屏幕坐標(biāo)送到TouchPanelSetCalibration函數(shù)中進(jìn)行處理，該函數(shù)將產(chǎn)生校準(zhǔn)基準(zhǔn)參數(shù)。校準(zhǔn)完成之后，觸摸屏便可以開(kāi)始正常的操作了。

（3）判斷屏幕是否被觸摸

一旦完成了觸摸屏硬件設(shè)置、初始化和基準(zhǔn)參數(shù)校準(zhǔn)后，接下來(lái)就需要用一種可靠的方法來(lái)判斷屏幕是否被觸摸了。WinCE提供了屏幕是否被觸摸的檢測(cè)機(jī)制，而且當(dāng)觸摸事件發(fā)生時(shí)還可選擇是否中斷主處理器。判斷屏幕是否被觸摸的驅(qū)動(dòng)程序的函數(shù)名叫WaitForTouchState()。當(dāng)屏幕被初次觸摸時(shí)喚醒主機(jī)的中斷，稱為PEN_DOWN中斷。這樣做可以讓驅(qū)動(dòng)程序在屏幕沒(méi)有被觸摸時(shí)中斷自己的執(zhí)行，而不消耗任何CPU資源，而一旦用戶觸摸屏幕，驅(qū)動(dòng)程序就被喚醒并進(jìn)入轉(zhuǎn)換模式。

當(dāng)被喚醒后就有一組模數(shù)數(shù)據(jù)等待轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生中斷信號(hào)。中斷是硬件與軟件打交道的重要方法，所以大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序都涉及到中斷處理。就中斷處理而言，WinCE采用了一種獨(dú)特的方法。它將中斷處理分為兩步：中斷服務(wù)例程(ISR)和中斷服務(wù)線程(IST)。具體來(lái)講就是把每個(gè)硬件的設(shè)備中斷請(qǐng)求(IRQ) 和一個(gè)ISR 聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)一個(gè)中斷發(fā)生并未被屏蔽時(shí)，內(nèi)核調(diào)用該中斷注冊(cè)的ISR。因?yàn)镮SR 運(yùn)行于內(nèi)核模式，所以應(yīng)該被設(shè)計(jì)得盡可能的短，ISR 的基本職責(zé)是引導(dǎo)內(nèi)核調(diào)度和啟動(dòng)合適的IST。IST 在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序軟件模塊中編寫(xiě)，它從硬件獲取或向硬件發(fā)送數(shù)據(jù)和控制代碼，并進(jìn)一步處理設(shè)備中斷。
WinCE觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序是采用中斷方式對(duì)觸摸筆的按下?tīng)顟B(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到觸摸筆按下時(shí)產(chǎn)生的中斷，就會(huì)觸發(fā)一個(gè)事件通知一個(gè)工作線程開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)將打開(kāi)一個(gè)硬件定時(shí)器，只要檢測(cè)到觸摸筆仍然在按下?tīng)顟B(tài)，將定時(shí)觸發(fā)同一個(gè)事件通知這個(gè)工作線程繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，直到觸摸筆抬起后關(guān)閉該定時(shí)器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是驅(qū)動(dòng)程序會(huì)同時(shí)采用觸摸屏中斷和定時(shí)器中斷這兩個(gè)中斷源。目的在于不僅可以監(jiān)控觸摸筆按下和抬起狀態(tài)，而且可以檢測(cè)觸摸筆按下時(shí)的拖動(dòng)軌跡。觸摸屏中斷的兩個(gè)邏輯中斷分別是：SYSINTR_TOUCH是用于觸摸筆點(diǎn)擊觸摸屏時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的中斷；SYSINTR_TOUCH_CHANGE則用于觸摸筆離開(kāi)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的中斷。

（4）獲得穩(wěn)定的、去抖動(dòng)的測(cè)量數(shù)據(jù)

在進(jìn)行觸摸屏程序開(kāi)發(fā)時(shí)，一定要注意原始的觸摸測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)常會(huì)有一些噪聲和偏差，這是正常的。一般來(lái)說(shuō)，只有用戶緊緊壓住電阻觸摸屏才能得到兩個(gè)連續(xù)的讀數(shù)，然而我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)觸控筆或手指按上或離開(kāi)觸摸屏時(shí)，讀數(shù)的變化要比保持穩(wěn)定壓力時(shí)大得多。這是因?yàn)橛脩羰且詸C(jī)械的方式連通二個(gè)平面電阻-觸摸層，當(dāng)用戶按壓和釋放觸摸屏?xí)r，在很短的一段時(shí)間內(nèi)觸摸屏的電氣連接均處于臨界狀態(tài)。這時(shí)，我們需要丟棄這些讀數(shù)直到系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)，否則提交的觸摸位置讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生大幅跳躍，導(dǎo)致嚴(yán)重的失真或觸摸位置漂移。

這時(shí)就需要進(jìn)行折衷考慮，這也是觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。如果我們要求較窄的穩(wěn)定窗口，那么驅(qū)動(dòng)程序?qū)o(wú)法跟蹤快速的“拖曳”操作；如果加寬穩(wěn)定窗口，就可能面臨著許多風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)包括接收到不精確的觸摸數(shù)據(jù)，或上面描述處于臨界狀態(tài)的層連接結(jié)果。這時(shí)，就需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定適合系統(tǒng)的最佳值。

在正常情況下，當(dāng)屏幕被觸摸時(shí)驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)會(huì)得到每個(gè)穩(wěn)定的讀數(shù)，并利用簡(jiǎn)單的線性插值法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成像素坐標(biāo)。讀取觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)是由DdsiTouchPanalGetPoint()函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。另外，在每個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程的前后，驅(qū)動(dòng)程序必須檢查并確認(rèn)屏幕仍處于被觸摸狀態(tài)。因?yàn)槲覀儾幌Ｍ杉綄?shí)際上是處于“開(kāi)路狀態(tài)”的穩(wěn)定讀數(shù)。因此，在讀取觸摸數(shù)據(jù)時(shí)，我們需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去抖動(dòng)處理，然后確定屏幕被觸摸時(shí)是否有穩(wěn)定的讀數(shù)；如果不穩(wěn)定就要繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行去抖動(dòng)處理，直到得到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)為止。

最后，觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)將觸摸狀態(tài)和位置變化信息發(fā)送給更高層的應(yīng)用軟件，以完成一次完整的觸摸操作。