基于觸摸屏的某型雷達干擾機的人機接口設計
摘要：為滿(mǎn)足某型火控雷達干擾機小型化、人機對話(huà)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(dòng)的開(kāi)發(fā)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(guān)鍵詞：觸摸屏；ARM微處理器；人機接口；干擾機
中圖分類(lèi)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(huán)境下的作戰能力，完善抗干擾訓練手段，提高部隊在干擾環(huán)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(huà)模塊組成，具有干擾樣式豐富、干擾效果顯著(zhù)、顯示直觀(guān)、操作簡(jiǎn)便、性能穩定可靠等特點(diǎn)。
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(gè)訓練器的控制核心。通過(guò)它可控制鍵盤(pán)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(shí)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(shí)現對模擬器工作狀態(tài)清楚，操作簡(jiǎn)單、易學(xué)的要求，達到人機對話(huà)過(guò)程實(shí)時(shí)反饋信息的目的。主控模塊采用三星公司生產(chǎn)的S3C2440A處理器，S3C2440A是三星公司生產(chǎn)的基于A(yíng)RM 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(chǎn)生必要的控制信號。$3C2440A自帶觸摸屏控制器，可實(shí)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(guān)鍵部件，主要由微波固態(tài)振蕩源、微波功率放大器以及天線(xiàn)組成。微波固態(tài)振蕩源采用先進(jìn)的數字式直接頻率合成(DDS)技術(shù)，具有頻率穩定度高、可靠性高以及體積小等特點(diǎn)。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(fā)送數碼控制得到。微波功率放大器將高頻能量進(jìn)行放大，從而提高干擾的輻射距離，放大器的功率可根據實(shí)際需要選擇。
1．3人機接口模塊
人機交互是指通過(guò)輸入輸出設備實(shí)現人與機器的對話(huà)。決定接口方式的主要因素是成本和實(shí)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(diǎn)的坐標位置，則可根據屏上對應坐標點(diǎn)的顯示內容或圖符獲知觸摸者的意圖，進(jìn)而進(jìn)行處理，實(shí)現人機交互團。由于電阻式觸摸屏能夠承受惡劣環(huán)境因素的干擾以及其表面經(jīng)硬度及防化學(xué)處理，適合野外作業(yè)等實(shí)際應用環(huán)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(chǎn)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(chǎn)生顯示驅動(dòng)信號，進(jìn)而驅動(dòng)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(lái)對LCD控制器的各項參數進(jìn)行設置；LCDCDMA是LCD控制器專(zhuān)用的DMA信道，負責將視頻資料從系統總線(xiàn)上取來(lái)，通過(guò)VIDPRCS從VD[23：0](像素輸出端口)發(fā)送給LCD屏；同時(shí)1f1MEGEN和LPC3600負責產(chǎn)生LCD屏所需要的控制時(shí)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(chǎn)生，主要有以下幾個(gè)重要控制信號LWCLK：像素時(shí)鐘信號；HSYNC：行同步信號，表明LCD屏開(kāi)始顯示新的一行數據；VSYNC：幀同步信號，表明LCD屏開(kāi)始顯示新的一幀數據；VDEN：數據使能信號，用來(lái)標明視頻資料的有效。LCD的24根數據線(xiàn)VD[23：01直接與處理器的LCD數據線(xiàn)相連，觸摸屏的4根信號線(xiàn)(xP、XM、YP、YM)與S3C2440A對應名稱(chēng)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(zhuān)門(mén)的觸摸屏接口，并且有4種工作模式：本系統采用的四線(xiàn)電阻式觸摸屏驅動(dòng)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(diǎn)擊后，進(jìn)人中斷模式，將寄存器ADCTSC設置為Oxff，產(chǎn)生中斷INT TC，中斷源消失后，進(jìn)入正常轉換模式。設備驅動(dòng)程序是提供操作系統和硬件之間接口的模塊．驅動(dòng)程序用來(lái)描述某個(gè)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(dòng)程序是由設備驅動(dòng)管理器加載的，而觸摸屏驅動(dòng)由圖形窗口消息子系統加載。觸摸屏采用本地驅動(dòng)來(lái)實(shí)現自己的中斷服務(wù)程序。
Windows CE 5．0下的觸摸屏驅動(dòng)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(dòng)由Device Manager-來(lái)管理。觸摸屏驅動(dòng)采用分層式結構，模板驅動(dòng)(model driver interface，MDD)和平臺驅動(dòng)(Platform dependent driver，PDD)。MDD層實(shí)現了觸摸屏驅動(dòng)的整個(gè)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(shí)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(chǎng)商提供的BS咆中，WINCE500WLATFORM＼8mdk2440＼DRIvERS＼TOUCHPo對于Platform Builder提供的有關(guān)觸摸屏驅動(dòng)程序模型設備驅動(dòng)層(MDD)部分不需要進(jìn)行修改，只需要根據硬件設備修改依賴(lài)平臺的驅動(dòng)程序層(PDD)的代碼來(lái)實(shí)現對觸摸屏的支持。系統啟動(dòng)時(shí)會(huì )自動(dòng)加載觸摸屏驅動(dòng)，此時(shí)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(lái)創(chuàng )建分支線(xiàn)程，并在該線(xiàn)程中調用WaifforSingleObject等待中斷事件的觸法。當觸摸屏被點(diǎn)擊中斷觸發(fā)，該線(xiàn)程從阻塞狀態(tài)恢復執行，在該線(xiàn)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(dòng)開(kāi)發(fā)后還要進(jìn)行校準，常用的校準點(diǎn)數量為5。校準程序將在校準點(diǎn)坐標處相應顯示一個(gè)十字叉，用戶(hù)需要精確地在該十字叉位置按下觸摸屏，驅動(dòng)通過(guò)TouehPanelReadCaliBrationPoint函數讀取相應的觸摸屏坐標值，然后開(kāi)始下一個(gè)校準點(diǎn)。循環(huán)設定5個(gè)校準點(diǎn)后，將采集到的觸摸屏坐標值和校準點(diǎn)屏幕坐標送到TouchPanelsetCaUBration函數中進(jìn)行處理口。
3 結束語(yǔ)
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(xiàn)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(guò)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(jiǎn)單方便、界面友好、輸入速度快等特點(diǎn)，用戶(hù)可以通過(guò)觸摸屏畫(huà)面提示信息進(jìn)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
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【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
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作者簡(jiǎn)介：
郭瑞玲(1979一)，女，碩士研究生。從事測試計量技術(shù)及儀器研究。
鄒向陽(yáng)(1964--)，男。碩士研究生導師，從事炮瞄雷達、電子對抗、自動(dòng)控制、計算機接口等方面的研究。
