驱动调试常见问题_触摸屏

Posted 2021-05-14 彩色蚂蚁

作者：刘旭晖 Raymond转载请注明出处

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    电阻式触摸屏的Controller从原理上，简单的说就是一个可切换通道的AD转换器，常见的有类似TSC2046这一系列的独立芯片，也有Buildin在MPU里的集成模块。这里记录的主要是这类触摸屏驱动的调试中我所遇到过的一些问题，因为具体硬件平台和环境不同，有些问题，现象和原因可能不一定与你的实际情况相同，仅供参考。

数据线上无法得到正确的数据

• 症状

    读取的测量数据变化不定，几乎没有规律

 

• 分析

    Tsc2046控制器在接收到8个bit的测量指令后，需要一段的时间完成测量和AD转换工作，这期间在其busy线上会输出高电平，直到电平拉低后在数据线上才会输出数据。 而这期间，其片选信号从spec上看，应该要保持有效，所以在使用SPI接口时候,需要采用比如32位传送的方式，使得在传完8位指令后，继续保持片选和时钟，已接收后续的测量结果数据，因为这期间无法测量busy信号，假定其为某一恒定时间，位移得到所需测量结果。分析数据不稳定的原因在于这段busy等待时间在不同的测量情况下，长度可能不一定是确定的，导致无法准确判断应该提取SDO口上的哪段数据作为测量结果。

 

    所以主要矛盾在于我所使用的CPU的SPI口的片选和时钟信号无法与数据线分开独立自由控制。

 

• 解决

    

    采用GPIO口模拟SPI时序，从而可以自己控制clk和片选信号，因此此时可以测量busy线的信号，从而准确的得知何时tsc2046开始完成测量并输出测量结果。 

busy线长期处于忙等待状态

• 症状

    

    送完指令，等待busy拉低的过程中，busy信号始终为高

 

• 分析

    

    仔细分析spec，发现在busy状态下，tsc2046依然需要clk来完成AD转换工作，所以在等待busy信号的时候，要同时继续保持CLK信号

 

• 解决

 

    每读一次busy信号的同时，继续用GPIO口模拟一个周期的CLK信号。 

不断产生pendown中断

• 症状

    

    在第一次触摸屏幕，pendown中断产生，并完成测量后，即使放开触摸屏，依然连续不断的有pendown中断信号产生，反复进入测量过程。

 

• 分析

    

    测量触摸屏X+ pin 上的电平发现，即使在等待中断的过程中，X+ pin 也始终为低电平，而理论上，此时该pin应该为高电平，由于Y- pin 接地，在触摸屏被按下的时候，X+ pin 电压被拉低，从而产生pendown中断。

    

    反复调试发现该pin电压为低的原因在于在上一次测量中，最后一次测量的是Z1，在触摸屏放开的时候，测量Z1的过程中，X+为低电平。而后回到等待中断状态的时候，X+ pin 由于外部电容的原因，被上拉电阻重新拉高为高电平需要一段的时间，在此之前，如果打开中断，就会误判，错误的收到中断信号

 

• 解决

 

    有几种办法可以解决：

 

    减小外部电容

    将中断由电平触发改为下降沿触发

    在完成测量之后，打开中断之前，延迟一段时间。等待X+ Pin回到高电平状态

 

    改变电容涉及到硬件电路改变，而改变触发方式则因为目前使用的中断线无法改成边沿触发，不可行，所以目前是用最后一种方式。

 

    可以尝试改变测量顺序，先测Z1再测X,Y看是否这样可以避免最后一种方式所需的延迟。减小cpu占用率。

采集的数据有剧烈抖动     

• 症状

    

    触摸屏压下以后，即使保持位置不动，所取得的XY坐标也会不时发生较大范围的跳动，幅度达到十几个到几十个像素

 

• 分析

    

    通常触摸屏的抖动是不可避免的，毕竟是一个模拟信号的AD转换的过程，但是正常抖动应该在几个像素以下。大范围的坐标抖动，说明AD转换采样取得的电压值有较大变化。理论上大致会有两类原因造成：

 

    AD转换的参考电压跳动

    取样PIN脚输入电压跳动

 

因此，外推一下，不外乎是：

    

    参考电压或取样PIN脚电压受到干扰

    取样时刻，对应PIN脚的电压值还未稳定

    触摸屏本身质量原因（如贴合存在空隙等），触压时电阻值变化较大，造成输出电压的抖动

 

• 解决

    

    具体解决时就要具体分析跳动的现象和规律了

    通常如果是内置触摸屏控制模块的MPU，取样PIN脚数据受到干扰的可能性较大，因为这时候，电阻式触摸屏的4个PIN脚的走线相对独立的触摸屏控制芯片来说，可能会比较长，周边的其它信号线可能也比较多。要注意保护好信号。

    后两者对应的措施包括延迟消抖，合理安排采样时间，间隔。 改进触摸屏本身等。

 

    最后，抖动有时候是不能完全消除的，可以通过数据平滑的措施在一定程度上减弱抖动带来的干扰。

 CPU占用率超高

• 症状

    

    触摸笔压下后，CPU占用率迅速攀高到一个不合理的地步，松开后降低

 

• 分析

    

    通常这种情况都是由于使用了不合理的查询手段来获取采样数据，例如忙等待AD转换的结束，采样频率过快等等

 

• 解决

    

    理论上，所有这类IO设备都应该采用中断驱动的方式来获取数据。很遗憾的是，有些内置的触摸屏控制模块，转换结束后并不产生中断信号，只是设置一个状态寄存器，需要由软件查询得到。这种情况下，如果转换完成时间不定，又没有较高精度的定时中断源，只能牺牲相应速度，在每次查询间隔之间睡眠一段足够长的时间，让出CPU。 通常来说，在jiffies值为10ms间隔的系统上，最快每秒查询50-100次，也基本能够满足像手写输入这样的应用的需求了。