觸摸屏驅(qū)動程序的設(shè)計和實現(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。一般來說，WinCE觸摸屏驅(qū)動的設(shè)計和實現(xiàn)有以下幾個步驟：
（1）配置和初始化觸摸屏

　　觸摸屏驅(qū)動在初始化過程會調(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DDSI接口函數(shù)是驅(qū)動實現(xiàn)的關(guān)鍵所在，分別用于打開和關(guān)閉觸摸屏硬件。但是為了降低功耗，這兩個函數(shù)其實可以不真正操作硬件，而只是實現(xiàn)軟件上的控制。

　　同時，在初始化時還需要進行這幾個配置和初始化：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采集數(shù)據(jù)時被觸發(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（定時器中斷），并將這兩個中斷關(guān)聯(lián)到事件hTouchPanelEvent。三是創(chuàng)建一個ISR線程TouchPanelpISR，用于等待和處理觸摸屏事件 hTouchPanelEvent，它也是整個驅(qū)動程序中唯一的事件源。

　?。?）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)在就可以實際操作觸摸屏幕了。但一般來說，電阻式觸摸屏需要校準(zhǔn)，也就是說在驅(qū)動啟動過程中MDD層要調(diào)用相應(yīng)的DDSI函數(shù)來讀取注冊表中的校正數(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)備初次加電測試過程中運行一次就可以了，參考值會被存儲在非易失性存儲器中，以免讓用戶在以后的加電啟動期間再做校準(zhǔn)。不過，高質(zhì)量的觸摸屏驅(qū)動程序是應(yīng)該要向用戶提供一種進入校準(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)確時進行重新校準(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)，即在屏幕對角讀取的最小和最大值。但在實際應(yīng)用中，因為許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單的插入位置數(shù)值會導(dǎo)致驅(qū)動程序非常的不精確。因此，在WinCE中需要獲取多個校準(zhǔn)點，常用的校準(zhǔn)點數(shù)量為5個。

　　方法是：①首先驅(qū)動程序在函數(shù)DdsiTouchPanelGetDeviceCaps 中設(shè)置校準(zhǔn)點的個數(shù)；②是系統(tǒng)在 TouchDriverCalibrationPointGet中獲取每個校準(zhǔn)點的屏幕坐標(biāo)；③是在屏幕界面的校準(zhǔn)點坐標(biāo)處顯示一個位置符號，用戶需要精確地在位置符號按下觸摸屏；④驅(qū)動程序通過TouchPanelReadCalibrationPoint函數(shù)讀取相應(yīng)的觸摸屏坐標(biāo)值；⑤然后再開始下一個校準(zhǔn)點，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)點屏幕坐標(biāo)送到TouchPanelSetCalibration函數(shù)中進行處理，該函數(shù)將產(chǎn)生校準(zhǔn)基準(zhǔn)參數(shù)。校準(zhǔn)完成之后，觸摸屏便可以開始正常的操作了。

　?。?）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，接下來就需要用一種可靠的方法來判斷屏幕是否被觸摸了。WinCE提供了屏幕是否被觸摸的檢測機制，而且當(dāng)觸摸事件發(fā)生時還可選擇是否中斷主處理器。判斷屏幕是否被觸摸的驅(qū)動程序的函數(shù)名叫WaitForTouchState()。當(dāng)屏幕被初次觸摸時喚醒主機的中斷，稱為PEN_DOWN中斷。這樣做可以讓驅(qū)動程序在屏幕沒有被觸摸時中斷自己的執(zhí)行，而不消耗任何CPU資源，而一旦用戶觸摸屏幕，驅(qū)動程序就被喚醒并進入轉(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。中斷是硬件與軟件打交道的重要方法，所以大多數(shù)驅(qū)動程序都涉及到中斷處理。就中斷處理而言， WinCE采用了一種獨特的方法。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)。具體來講就是把每個硬件的設(shè)備中斷請求 (IRQ) 和一個ISR 聯(lián)系起來，當(dāng)一個中斷發(fā)生并未被屏蔽時，內(nèi)核調(diào)用該中斷注冊的ISR。因為ISR 運行于內(nèi)核模式，所以應(yīng)該被設(shè)計得盡可能的短，ISR 的基本職責(zé)是引導(dǎo)內(nèi)核調(diào)度和啟動合適的IST。IST 在設(shè)備驅(qū)動程序軟件模塊中編寫，它從硬件獲取或向硬件發(fā)送數(shù)據(jù)和控制代碼，并進一步處理設(shè)備中斷。

　　WinCE觸摸屏驅(qū)動程序是采用中斷方式對觸摸筆的按下狀態(tài)進行檢測，當(dāng)檢測到觸摸筆按下時產(chǎn)生的中斷，就會觸發(fā)一個事件通知一個工作線程開始采集數(shù)據(jù)。同時，驅(qū)動將打開一個硬件定時器，只要檢測到觸摸筆仍然在按下狀態(tài)，將定時觸發(fā)同一個事件通知這個工作線程繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，直到觸摸筆抬起后關(guān)閉該定時器。簡單的說，就是驅(qū)動程序會同時采用觸摸屏中斷和定時器中斷這兩個中斷源。目的在于不僅可以監(jiān)控觸摸筆按下和抬起狀態(tài)，而且可以檢測觸摸筆按下時的拖動軌跡。觸摸屏中斷的兩個邏輯中斷分別是：SYSINTR_TOUCH是用于觸摸筆點擊觸摸屏?xí)r產(chǎn)生相應(yīng)的中斷；SYSINTR_TOUCH_CHANGE 則用于觸摸筆離開時產(chǎn)生相應(yīng)的中斷。

　?。?）獲得穩(wěn)定的、去抖動的測量數(shù)據(jù)

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

　　這時就需要進行折衷考慮，這也是觸摸屏驅(qū)動設(shè)計的關(guān)鍵所在。如果我們要求較窄的穩(wěn)定窗口，那么驅(qū)動程序?qū)o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，這些風(fēng)險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，就需要通過實驗來確定適合系統(tǒng)的最佳值。

　　在正常情況下，當(dāng)屏幕被觸摸時驅(qū)動程序應(yīng)會得到每個穩(wěn)定的讀數(shù)，并利用簡單的線性插值法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成像素坐標(biāo)。讀取觸摸點的坐標(biāo)是由 DdsiTouchPanalGetPoint()函數(shù)實現(xiàn)的。另外，在每個轉(zhuǎn)換過程的前后，驅(qū)動程序必須檢查并確認屏幕仍處于被觸摸狀態(tài)。因為我們不希望采集到實際上是處于“開路狀態(tài)”的穩(wěn)定讀數(shù)。因此，在讀取觸摸數(shù)據(jù)時，我們需要對原始數(shù)據(jù)進行去抖動處理，然后確定屏幕被觸摸時是否有穩(wěn)定的讀數(shù)；如果不穩(wěn)定就要繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)并進行去抖動處理，直到得到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)為止。

　　最后，觸摸屏驅(qū)動程序應(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。