基于STM32的触摸屏绘图系统的设计和实现文献综述

 2022-08-12 11:25:18

一、文献综述

(一)国内外研究现状

STM32是基于ARM内核Cortex-M3的32位微控制器系列。Cortex -M3内核是为低功耗和价格敏感的应用而专门设计的,具有突出的能效比和处理速度。通过采用Thumb-2高密度指令集,Cortex-M3内核降低了系统存储要求,同时快速的中断处理能够满足控制领域的高实时性要求,使基于该内核设计的STM32系列微控制器能够以更优越的性价比,面向更广泛的应用领域。

触摸技术最早出现在1960年代,在1971年,美国SamHurst博士发明了世界上第一个具有触摸功能的传感器。1973 年,美国杂志《Industrial Inquiry》将触摸屏技术评选为那一年最为重要的前一百项新技术产品的其中之一。拥有触摸技术的手持电子设备出现则是在1993年,当时苹果公司推出了Newton MessagePad 100。随后,触摸屏的种类越来越多,根据触摸感应原理的不同,可以分为表面声波式触摸屏、红外线式触摸屏、矢量压力传感式触摸屏、电阻式触摸屏和电容式触摸屏等几种[4]。2007年6月,美国苹果公司发布了iPhone 产品,它就像一个移动终端设备的领导者,使得触摸屏的使用达到爆发状态[5]。美国触摸屏产业发展较早,是触控技术研发和使用较早的国家之一,具有触控屏使用量最大的苹果和微软公司等。日本在触控屏产业链的上游具有绝对的技术优势,在触摸屏原质料和技能方面占上风。韩国触摸面板使用企业有三星电子和LG电子等。

触摸屏在国内出现比较晚,现今国内的触摸屏市场占全球市场的比重较小。1991年,触摸屏第一次进入中国,但并不是由自己研发生产产品,而是由代理商代理国外的红外式和电容式触摸屏产品。时隔两年后,我国红外式触摸屏技术基本成熟,发明了触摸自助一体机Kiosk的原形。经过四年的研发,第一台由中国自主研发的触摸一体机正式成为产品上线。触摸屏在中国市场出现距今已近三十年的时间,它是一个可以使传统的工业控制系统全部更新换代的设备,它能够使工业控制系统的面貌焕然一新,是一个极尽创新的工业控制设备。近些年,特别是在基于PLC的工业触摸屏在国内市场出现后,触摸屏已经成为继键盘、鼠标后成为最易被大家所接受的工业控制设备[4],触摸屏行业也得到迅猛发展,国内触摸屏市场正逐步成熟。

(二)研究主要成果

触摸屏是结合显示器使用的一种绝对坐标定位系统,作为一种筒单、便利的输入设备已经得到越来越广泛的应用。随着平板显示的飞速发展,目前结合LCD使用的触摸屏应用最广[6]

华南理工大学的唐贻发[5]在2013年采用了四摄像光学多点触摸屏作为图像采集器件,利用STM32和FPGA协同进行坐标的运算,最后利用STM32的USB接口将数据传输给搭载Windows系统的上位。对实现多点触摸的坐标运算,HID设备通信等关键内容进行了研究,并在FPGA上实现CORDIC算法,为坐标运算打下了基础。

刘凡[7]等人采用STM32F103ZE作为主控系统,通过采用UC/GUI为系统设计友好的图形界面,通过界面操作,实现系统的采集功能模块与主端的交互作用。整个系统由STM32开发、ADC采集模块、储存单元、TFT-LCD触摸显示屏等设备组成。其中STM32主要完成对采集数据的传输运算、对TFT-LCD显示屏反馈信息的解析和处理;ADC 采集块主要负责采集所需数据、传输终端所需的数据;TFT-LCD显示屏负责菜单界面显示,主要为用户提供所需功能的转换和数据的显示。

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