基于触摸屏的某型雷达干扰机的人机接口设计

摘要：为满足某型火控雷达干扰机小型化、人机对话方便快捷的要求，提出一种采用触摸屏作为干扰机人机交互设备的设计方案。介绍了基于三星$3C2440微处理器的触摸屏及液晶显示屏接口电路，阐述了基于Windows CE 5．0操作系统对触摸屏驱动的开发思想。该方案对于提高干扰机的便携性和能耗方面，具有一定的借鉴意义。

关键词：触摸屏；ARM微处理器；人机接口；干扰机

中图分类号：TM334 文献标识码：B 文章编号：1001—1390(2010)8A一0139-03

引言

    为增强防空部队某型号火控雷达在复杂电磁环境下的作战能力，完善抗干扰训练手段，提高部队在干扰环境下训练的针对性和有效性，使部队电子对抗作战能力得到有效提升，研制了一款便携式的训练用于扰机。干扰机由嵌入式ARM9微处理器$3C2440A、干扰源模块以及触摸屏人机对话模块组成，具有干扰样式丰富、干扰效果显著、显示直观、操作简便、性能稳定可靠等特点。

1 硬件设计

    电子干扰训练器由人机接口模块、干扰源模块、主控模块三大部分等组成。如图1所示。

雷达电子干扰训练器组成方框图
 

1．1主控模块

    主控模块为整个训练器的控制核心。通过它可控制键盘选择需要的干扰样式、干扰频率、干扰强度等干扰信号参数，同时控制触摸屏显示干扰模拟器当前的干扰样式、频率、强度等信息，并以菜单方式提示其使用方法，实现对模拟器工作状态清楚，操作简单、易学的要求，达到人机对话过程实时反馈信息的目的。主控模块采用三星公司生产的S3C2440A处理器，S3C2440A是三星公司生产的基于ARM 920T内核的RISC微处理器，其集成的LCD控制器相当于显卡，用于传输视频数据和产生必要的控制信号。$3C2440A自带触摸屏控制器，可实现用触摸屏作为输入设备。

1．2干扰源模块

    干扰源模块是训练器的关键部件，主要由微波固态振荡源、微波功率放大器以及天线组成。微波固态振荡源采用先进的数字式直接频率合成(DDS)技术，具有频率稳定度高、可靠性高以及体积小等特点。其高频振荡频率可在规定的范围内由ARM微处理器串口直接发送数码控制得到。微波功率放大器将高频能量进行放大，从而提高干扰的辐射距离，放大器的功率可根据实际需要选择。

1．3人机接口模块

    人机交互是指通过输入输出设备实现人与机器的对话。决定接口方式的主要因素是成本和实际应用的需要。液晶显示器(LCD)功耗低、体积小、重量轻，特别适用于便携式仪器。触摸屏附在显示器的表面，与显示器相配合使用，只要能澳8量出触摸点的坐标位置，则可根据屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图，进而进行处理，实现人机交互团。由于电阻式触摸屏能够承受恶劣环境因素的干扰以及其表面经硬度及防化学处理，适合野外作业等实际应用环境，故选用电阻式触摸屏作为本装置的人机交互的输入设备。本系统采用NEC公司生产的带触摸屏的NL2432LCD显示屏作为人机交互通道，该屏为3．5英寸320x240TFT LCDM。

    S3C2440A内部集成LCD控制器，支持STN和ⅡT的各种型号的LCD屏。LCD控制器的功能是传递数据并产生显示驱动信号，进而驱动LCD。

图2 LCD控制器内部结构框图
 

    S3C2440A内置的LCD控制器由REGBANK、LCDCDMA、VIDPRCS、TIMEGEN和LPC3600组成。REGBANK是LCD控制器的寄存器组，用来对LCD控制器的各项参数进行设置；LCDCDMA是LCD控制器专用的DMA信道，负责将视频资料从系统总线上取来，通过VIDPRCS从VD[23：0](像素输出端口)发送给LCD屏；同时1f1MEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后从VIDEO MUX送给LCD屏。

    LCD的控制信号由TIMEGEN产生，主要有以下几个重要控制信号LWCLK：像素时钟信号；HSYNC：行同步信号，表明LCD屏开始显示新的一行数据；VSYNC：帧同步信号，表明LCD屏开始显示新的一帧数据；VDEN：数据使能信号，用来标明视频资料的有效。LCD的24根数据线VD[23：01直接与处理器的LCD数据线相连，触摸屏的4根信号线(xP、XM、YP、YM)与S3C2440A对应名称引脚直接相连，控制信号和电源与相应信号也是直接相连。连接方式如图3所示。

图3 S3C2440A与LCD触模屏连接示意图
 

2 软件设计

    在S3C2440A芯片上提供了专门的触摸屏接口，并且有4种工作模式：本系统采用的四线电阻式触摸屏驱动只采用了触摸屏接口的其中两种工作模式：中断模式和正常转化模式。当触摸屏被点击后，进人中断模式，将寄存器ADCTSC设置为Oxff，产生中断INT TC，中断源消失后，进入正常转换模式。设备驱动程序是提供操作系统和硬件之间接口的模块．驱动程序用来描述某个物理或者虚拟设备的具体功能，并管理这些设备的操作。大多数的驱动程序是由设备驱动管理器加载的，而触摸屏驱动由图形窗口消息子系统加载。触摸屏采用本地驱动来实现自己的中断服务程序。

    Windows CE 5．0下的触摸屏驱动直接纳入到了GWES(图形窗口消息子系统)的管理下，而不是象流驱动由Device Manager-来管理。触摸屏驱动采用分层式结构，模板驱动(model driver interface，MDD)和平台驱动(Platform dependent driver，PDD)。MDD层实现了触摸屏驱动的整个逻辑架构，提供了供系统调用的DDI函数接口，定义了在PDD层中实现的DDSI函数接口rdevice driver眙1wice provider interface)o MDD层的源代码在WINCE500WUBLIC＼COMMONXOAK、DRIVERSWOUCHWCHMAIN路径下，PDD层一般在OEM厂商提供的BS咆中，WINCE500WLATFORM＼8mdk2440＼DRIvERS＼TOUCHPo对于Platform Builder提供的有关触摸屏驱动程序模型设备驱动层(MDD)部分不需要进行修改，只需要根据硬件设备修改依赖平台的驱动程序层(PDD)的代码来实现对触摸屏的支持。系统启动时会自动加载触摸屏驱动，此时DDI函数接口TouchPanelEnable被调用，触摸屏的硬件初始化就是在该函数下完成的，包括采样功能和硬件中断。接下来创建分支线程，并在该线程中调用WaifforSingleObject等待中断事件的触法。当触摸屏被点击中断触发，该线程从阻塞状态恢复执行，在该线程中调用PDD层的DDSI接口函数DdsiTouchPanelGetPoim，返回最近的一次数据采样坐标值囹。

    完成驱动开发后还要进行校准，常用的校准点数量为5。校准程序将在校准点坐标处相应显示一个十字叉，用户需要精确地在该十字叉位置按下触摸屏，驱动通过TouehPanelReadCaliBrationPoint函数读取相应的触摸屏坐标值，然后开始下一个校准点。循环设定5个校准点后，将采集到的触摸屏坐标值和校准点屏幕坐标送到TouchPanelsetCaUBration函数中进行处理口。

3 结束语

    本文以三星公司ARM9内核芯片S3C2440A、东华3．5英寸啾晶显示屏和4线电阻式触摸屏为硬件基础，结合干扰机的小型化、易操作的需求，采用Windows CE 5．O操作系统，通过对硬件和软件的设计，形成了某型号的干扰机的人机接口模块。这套装置具有体积
小、重量轻、功耗低、控制灵活、操作简单方便、界面友好、输入速度快等特点，用户可以通过触摸屏画面提示信息进行操作。本课题对其它智能仪器的人机交互接口设计也具有借鉴意义。

参考文献

【1】邹向阳．EPM7128S在雷达电子干扰模拟训练器中的应用叽电子工程师，2002
【2】蒋夏林．基于触摸屏的便携式生化仪人机接口设计忉．电测与仪表，2008
【3降海辉．基于Al珊9处理器的数据传输终端的设计删．桂林电子科技大学，2009．

作者简介：
郭瑞玲(1979一)，女，硕士研究生。从事测试计量技术及仪器研究。

邹向阳(1964--)，男。硕士研究生导师，从事炮瞄雷达、电子对抗、自动控制、计算机接口等方面的研究。