嵌入式系統(tǒng)在觸摸屏驅動程序中的應用

    Windows CE.NET是一個搶先式多任務并具有強大通信能力的Windows 32位嵌入式操作系統(tǒng)，是微軟專門為信息設備、移動應用、消費類電子產品、嵌入式應用等非PC領域而從頭設計的戰(zhàn)略性操作系統(tǒng)產品�？梢钥闯鯳indows CE并不是Windows桌面操作系統(tǒng)的一部分或縮減版本。CE系統(tǒng)與其它操作系統(tǒng)一樣，也提供了設備驅動程序。以驅動內部或者外圍硬件設備。驅動程序將操作系統(tǒng)和設備鏈接起來，使得操作系統(tǒng)能夠識別設備，并為應用程序提供相應的服務。要想真正了解驅動程序必須結合一些驅動程序的實際開發(fā)。本文以基于ARM9核心硬件平臺的觸摸屏驅動程序為例，講解如何在不同的硬件設備上實現Windows CE的驅動開發(fā)。

    1 Windows CE的體系結構

    Windows CE是由許多離散模塊組成的。每一模塊都提供特定的功能。這些模塊中的一部分被劃分成組件。組件使Win—dows CE變得非常緊湊，只占不到200KB的RAM，因此只占用了運行設備所需的最小的ROM、RAM以及其它的硬件資源。

    Windows CE包含提供操作系統(tǒng)最關鍵功能的4個模塊：內核模塊；對象存儲模塊；圖形、窗口和事件子系統(tǒng)（GWES）模塊以及通信模塊。Windows CE還包含一些附加的可選擇模塊。這些模塊可支持的任務有管理流設備驅動程序、支持COM等。

    內核是0S的核心。通過Core DII模塊表示。它提供在所有設備中都出現的基本操作系統(tǒng)功能。內核負責內存管理、進程管理、以及特定文件管理等功能。它還管理虛擬內存、調度、多重任務處理以及例外處理等。

    對象存儲可將用戶數據和應用程序數據存入文件或注冊器。在操作系統(tǒng)構造進程的過程中，對于這些不同的對象存儲組件，可以選取，也可以忽略。

    GWES是用戶、應用程序和0S之間的圖形用戶接口。

    GWES通過處理鍵盤、筆針動作來接受用戶輸入。并選擇傳送到應用程序和0S的信息。GWES通過創(chuàng)建并管理在顯示設備和打印機上顯示的窗口、圖形以及文本來處理輸出。

    通信組件提供對下列通信硬件和數據協(xié)議的支持：串行I／O支持，遠程訪問服務（RAS），傳輸控制協(xié)議／Internet協(xié)議（TCP／IP），局域網（LA娜，電話技術API，Windows CE的無線服務。

    2 設備驅動的中斷處理

    中斷是硬件與軟件打交道的重要方法，所以大多數驅動程序都涉及到中斷處理。要想了解驅動的開發(fā)過程。必須先了解Windows CE中斷機制。在CE的中斷處理中。一部分工作是由CE Kernel完成的，一部分是由OEM完成的。Windows CE的中斷服務例程是由OAL（對象抽象層）實現的。硬件中斷被發(fā)送到內核的異常處理器。內核的中斷支持處理器調用OAL函數OEMInterruptDisable來屏蔽此硬件的特定中斷。然后內核調用ISR來進行物理中斷，以中斷標志符的形式返回邏輯中斷給系統(tǒng)的任務調度程序。系統(tǒng)得到該中斷號后，就會找到該中斷號，并喚醒等待相應事件的線程（IsD，然后IST就可以在用戶模式下進行中斷處理。處理完成后。IST需要調用InterruptDONe來通知操作系統(tǒng)中斷處理結束。

    3 WinCE下驅動程序模型

    要編寫驅動程序還要確定它是屬于哪種驅動。Windows CE驅動程序分本機設備驅動和流設備驅動。本機設備驅動程序是被靜態(tài)地鏈接到GWES，它們不作為一個單獨的DLL存在。有一些類型的設備，如鍵盤、顯示器和Pc卡插槽等對操作系統(tǒng)都有一定的接口，是專門用于Windows CE.NET的。所以它們都屬本機設備驅動。若是按照結構分，又可分為分層的驅動程序和不分層的驅動程序。分層的驅動程序由兩個設置好的層組成：上層是模型設備驅動程序（MDD），下層是依賴平臺的驅動程序（PDD）。流接口驅動程序是以動態(tài)鏈接庫形式存在的，由設備管理器統(tǒng)一加載、管理和卸載。其驅動模型見圖3。本文采用分層的驅動程序來完成基于$3C2410的觸摸屏驅動。

    4 Windows CE下觸摸屏驅動程序的實現

    4.1 配置硬件

    對于分層的驅動程序只需要編寫對應于特定硬件平臺的PDD層代碼。首先是配置控制器硬件，這是完成驅動程序的第一件事。即對觸摸屏進行硬件初始化。也就是通過向映射到存儲器的寄存器中寫人數據將觸摸屏控制器設置成某個確定的狀態(tài)。配置硬件之前，我們需要事先決定是否采用中斷驅動。

    這里我們采用中斷驅動方式。要說明的是。并不是采用中斷永遠是最好的設計方式。配置硬件這一過程是由TouchPanalPowerOn0函數完成的。下面是部分實現代碼：

    4.2 設置中斷判斷被觸摸情況

    對觸摸屏基本的硬件進行正確設置完成后。接下來就要采用一種可靠的方法來判斷屏幕是否被觸摸了。在其驅動中采用了兩個邏輯中斷：

    1.SYSINTR TOUCH，用于觸摸筆點擊觸摸屏時產生相應的中斷：

    2.SYSINTR TOUCH_CHANGE，用于觸摸筆離開時產生相應的中斷。

    該過程有幾個判斷要點：檢查屏幕是否被觸摸；采集每個軸上的多個原始數據用于以后的過濾；檢查屏幕是否仍在被觸摸。

    4.3 讀取數據并去抖

    當屏幕被觸摸時。我們首先讀取x軸和Y軸的原始數據并進行去抖處理，然后判斷得到的數據是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定，繼續(xù)讀取數據并去抖，直到得到穩(wěn)定的數據為止。

    4.4 觸摸屏校準

    完成前面繁瑣的工作后，驅動程序的各種功能就都已經準備就緒了。現在就可以實際觸摸屏幕了。電阻觸摸屏在操作前需要校準。這需要一些參考值。以便我們能夠將接收到的原始模數轉換值轉換成高層軟件所需的屏幕像素坐標。由于許多電阻觸摸屏存在著顯著的非線性，所以如果在最大值和最小值之間簡單的插入幾個位置數值會導致驅動程序非常不精確。通常觸摸驅動程序在一啟動時就運行校準程序。但要記住一定要把這些參考值保存起來。以免我們在以后的加電啟動期間再做校準。

    做出準確判斷的唯一途徑就是進行大量反復的測試。經過大量試驗表明，選取的校準點越多，內插窗口的間距越小，所得到的校準精度就越高。校準完成之后。便可以開始正常的操作了，并開始向更高層的軟件發(fā)送觸摸事件。最后一步，我們利用Platform Builder把編制好的驅動程序加載到WinCE內核中，然后燒錄到目標設備。啟動后我們就會得到一個友好的觸摸屏界面。就能檢驗該驅動程序是否成功了。

    5 結語

    設計Windows CE驅動程序時。首先要選好驅動程序的類型。本文選取的是分層的本機設備驅動。開發(fā)的效率比較高，其它的驅動程序可以根據實際情況選擇合適的驅動模型。此外。Windows CE的驅動程序可以針對不同的硬件平臺進行移植。只要掌握了上述核心思想就能成功實現移植。