基于FPGA的触摸屏控制系统设计

论文摘要

随着科学技术的发展,触摸屏逐渐取代了传统的输入设备--键盘和鼠标,成为目前公共场合最主要的人机交流输入设备,并已成为国内外相关领域研究的热点,触摸屏易使用、坚固、反应速度快、节省空间的许多优点也使其有着非常广阔的应用前景。FPGA是用于自行设计、生产数字集成电路的器件,自70年代诞生以来,得到了迅速发展,FPGA以其不可比拟的灵活性、设计处理的实时性,以及能够反复可编程等特点广泛应用于电子、通信等领域。本论文实现了对触摸屏控制的设想。提出了软硬件相结合,基于FPGA来控制触摸屏的新思路。论文首先介绍了触摸屏技术以及发展的现状。其次,阐述了FPGA的主要特点、结构原理、编程技术、开发流程和发展趋势,介绍了系统开发平台ISE和硬件描述语言VHDL并重点对采用的Virtex-ⅡPro FPGA器件进行了详细介绍。论文后半部分对触摸屏控制系统的开发过程和关键环节进行了研究。阐述了不同触摸屏的工作原理,特别是设计中采用的四线电阻式触摸屏进行了重点分析,介绍了触摸屏控制芯片ADS7843,对其特性、结构、功能以及工作模式进行了深入的研究。最后,根据掌握的知识及查阅相关资料设计了触摸屏控制器,并在Xilinx ISE环境下,对系统的主要模块进行开发设计,对整体进行仿真,并证明了该系统运行正常。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 触摸屏技术概述
• 1.1.2 触摸屏在各领域应用
• 1.1.3 触摸屏产业在我国的发展及存在的问题
• 1.2 作者工作和本文主要内容
• 1.2.1 作者所做工作
• 1.2.2 本文主要内容
• 第2章 系统开发环境
• 2.1 FPGA介绍
• 2.1.1 FPGA的工作方式
• 2.1.2 FPGA的结构原理
• 2.1.3 FPGA的基本原理
• 2.1.4 FPGA设计流程
• 2.1.5 FPGA最新发展及趋势
• 2.2 硬件描述语言-VHDL
• 2.2.1 VHDL的设计简述
• 2.2.2 VHDL的特点
• 2.2.3 VHDL的描述风格
• 2.3 系统开发平台-ISE
• 2.3.1 ISE介绍
• 2.3.2 Xilinx ISE 8.2i
• 2.4 Virtex-Ⅱ Pro FPGA
• 2.4.1 Virtex-Ⅱ Pro FPGA简介
• 2.4.2 XUP Virtex-Ⅱ Pro开发系统
• 第3章 系统整体设计框架
• 3.1 系统硬件组成
• 3.2 整体设计流程
• 第4章 触摸屏原理及其控制器设计
• 4.1 触摸屏工作原理
• 4.1.1 电容式触摸屏
• 4.1.2 音波式触摸屏
• 4.1.3 红外线式触摸屏
• 4.1.4 电阻式触摸屏
• 4.2 触摸屏控制器设计
• 4.2.1 ADS7843的功能特性及结构
• 4.2.2 ADS7843工作模式设置
• 4.2.3 触摸屏控制器的实现
• 4.3 触摸屏的校准
• 第5章 触摸屏控制功能的实现
• 5.1 控制模块设计
• 5.2 显示模块设计
• 5.3 整体设计实现
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究生履历