本发明涉及液晶触摸屏领域，尤其涉及一种基于arm和fpga的触摸屏控制系统及控制方法。
背景技术：
现有的常用的液晶显示控制器主要有3种:独立控制器件、微处理器(arm)内嵌液晶显示器控制器和niosii软核控制器。
独立控制器件采用的芯片主要有ra8875、ssd1963和ili9320等，实现方案方便、简单。采用arm内嵌液晶显示器控制器方案的硬件电路简单、控制方便。而采用niosii软核控制器方案的优点是增强了控制器的可移植性。
其中，独立控制器件采用的芯片主要有ra8875、ssd1963和ili9320等，ra8875和ssd1963最大支持800pixel×480pixel的24位真彩液晶显示屏，而ili9320只能支持240pixel×320pixel的液晶显示屏，并且每个控制芯片的控制协议互不兼容。因此，在应用中存在支持分辨率有限、专用性较强、成本高等缺陷。
采用arm内嵌液晶显示器控制器方案由于所有驱动及数据处理基于arm实现，导致arm工作负担重、显示帧率有限
由于niosii软核性能有限，导致液晶显示的帧率有限，若提高显示性能则需更换更高性能的现场可编程门阵列(fpga)芯片，增加设计成本。
技术实现要素：
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于arm和fpga的触摸屏控制系统及控制方法，在不更改驱动的情况下，实现系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶显示屏的实时显示及触摸功能，数据更新率最高达到31mb/s，且界面显示清晰、稳定、无闪屏，能准确完成触摸操作，满足当前人机交互现场对液晶触摸屏控制的要求，实用价值高。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于arm和fpga的触摸屏控制系统，包括依次连接的一通信模块、一微处理器模块、一液晶触摸屏控制模块和一液晶触摸屏；
所述微处理器模块的硬件层采用stm32f407微控制器；
所述液晶触摸屏控制模块采用fpga芯片并包括：
一数据交互模块，用于实现所述微处理器模块与所述液晶触摸屏控制模块之间的信息交互；
一显存模块，用于液晶显示数据的存储；
一液晶显示模块，用于控制所述液晶触摸屏的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；和
一触摸控制模块，用于驱动液晶触摸屏，实现所述液晶触摸屏的触摸功能；
所述微处理器模块通过fsmc总线与所述数据交互模块通信连接；所述数据交互模块与所述显存模块和所述触摸控制模块通信连接，所述显存模块和所述液晶显示模块通信连接，所述液晶显示模块和所述触摸控制模块与所述液晶触摸屏通信连接。
优选地，所述显存模块包括：一预处理模块、一缓存模块、一sdram控制器和一同步动态随机存储器；所述预处理模块与所述数据交互模块和所述sdram控制器通信连接，所述缓存模块与所述sdram控制器和所述液晶显示模块；所述sdram控制器用于对所述同步动态随机存储器进行分时读写和多层多缓冲操作。
优选地，所述微处理器模块还包括一应用层和一驱动层，所述应用层移植图形软件包em_win5.22；所述驱动层包括：fsmc总线驱动、usb驱动、以太网驱动和串口驱动。
优选地，所述通信模块包括通用串行总线和以太网。
优选地，所述液晶触摸屏包括一ads7843芯片，所述液晶显示模块和触摸控制模块和所述ads7843芯片通信连接。
本发明的一种基于本发明所述的基于arm和fpga的触摸屏控制系统的触摸屏控制方法，包括步骤：
s1：所述微处理器模块通过所述通信模块采集数据并将所述数据传送至所述数据交互模块；
s2：所述数据交互模块在所述显存模块的时序控制下将所述数据写入所述同步动态随机存储器中；
s3：所述液晶显示模块在时序控制下自所述显存模块读取所述数据并发送给所述液晶触摸屏实现所述数据的实时显示。
优选地，还包括步骤：
s4：所述触摸控制模块驱动所述ads7843芯片，并自所述ads7843芯片采集触摸坐标值数据发送给所述数据交互模块，所述微处理器模块定时读取所述触摸坐标值数据，并根据所述触摸坐标值数据完成对应触摸操作。
优选地，在所述s4步骤中：
所述触摸控制模块采用二十四个时钟转换周期的工作模式驱动所述ads7843芯片，每八个时钟周期进与所述ads7843芯片进行一次通信作业，共进行三次所述通信作业；
在第一次所述通信作业中，所述触摸控制模块的din端口通过io串口向所述ads7843芯片发送控制字，通过发送不同的所述控制字选择不同的工作方式；同时对所述ads7843芯片的x引脚和y引脚的电压进行采集；
在第二次所述通信作业和第三次所述通信作业中分别读取所述触摸坐标值，所述触摸坐标共十二位，对所述触摸坐标值的低四位补零，并将所述触摸坐标值写入所述同步动态随机存储器，形成所述触摸坐标值数据；
所述微处理器模块通过所述数据交互模块定时读取所述触摸坐标值数据，并对所述触摸坐标值数据进行校准和滤波处理，再根据所述校准和滤波处理后的所述触摸坐标值数据进行动作响应，完成对应所述触摸操作。
优选地，所述控制字包括一开始标志位、三个通道选择位、一a/d转换的精度控制位和一参考电压的输入模式位。
优选地，在所述通过发送不同的所述控制字选择不同的工作方式步骤中：
在所述ads7843芯片的dclk引脚的信号呈下降沿时，将所述控制字的字节由高到低逐位向所述ads7843芯片发送；
所述ads7843芯片在所述dclk引脚的信号呈上升沿时，接收所述控制字并根据所述控制字开始转换所述工作方式。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
通过stm32f407微控制器和采用fpga芯片的液晶触摸屏控制模块的配合，实现了系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶触摸屏的实时显示功能。数据交互模块用于实现微处理器模块与液晶触摸屏控制模块之间的信息交互；显存模块用于液晶显示数据的存储；液晶显示模块用于控制液晶触摸屏的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；触摸控制模块用于驱动液晶触摸屏，实现液晶触摸屏的触摸功能。
附图说明
图1为本发明实施例的基于arm和fpga的触摸屏控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的显存模块和液晶显示模块的连接结构示意图；
图3为本发明实施例的触摸屏控制系统的触摸屏控制方法
图4为本发明实施例的ads7843芯片工作时序图。
具体实施方式
下面根据附图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1和图2，本发明实施的一种基于arm和fpga的触摸屏控制系统，包括依次连接的一通信模块1、一微处理器模块2、一液晶触摸屏控制模块3和一液晶触摸屏4。
其中，通信模块1包括通用串行总线11(usb)和以太网12。微处理器模块2包括一应用层21、一驱动层22和一硬件层23；应用层21移植图形软件包em_win5.22；驱动层22包括：fsmc总线驱动、usb驱动、以太网驱动和串口驱动；微处理器模块2的硬件层23采用stm32f407微控制器。
液晶触摸屏控制模块3采用fpga芯片并包括：一数据交互模块31、一显存模块32、一液晶显示模块33和一触摸控制模块34。其中，数据交互模块31用于实现微处理器模块2与液晶触摸屏4控制模块3之间的信息交互；显存模块32用于液晶显示数据的存储；液晶显示模块33用于控制液晶触摸屏4的液晶显示时序，实现液晶显示驱动；触摸控制模块34用于驱动液晶触摸屏4，实现液晶触摸屏4的触摸功能。
微处理器模块2通过fsmc总线与数据交互模块31通信连接；数据交互模块31与显存模块32和触摸控制模块34通信连接，显存模块32和液晶显示模块33通信连接，液晶显示模块33和触摸控制模块34与液晶触摸屏4通信连接。
通过stm32f407微控制器和采用fpga芯片的液晶触摸屏控制模块3的配合，实现了系统的硬件加速功能及不同分辨率液晶触摸屏4的实时显示功能。
显存模块32包括：一预处理模块321、一缓存模块322、一sdram控制器323和一同步动态随机存储器324；预处理模块321与数据交互模块31和sdram控制器324通信连接，缓存模块322与sdram控制器323和液晶显示模块33；sdram控制器323用于对同步动态随机存储器324进行分时读写和多层多缓冲操作。
本实施例中，液晶触摸屏4包括一ads7843芯片，液晶显示模块33和触摸控制模块34和ads7843芯片通信连接。
请参见图1～图4，本发明的一种基于本实施例的基于arm和fpga的触摸屏控制系统的触摸屏控制方法，包括步骤：
s1：微处理器模块2通过通信模块1采集数据并将数据传送至数据交互模块31；
s2：数据交互模块31在显存模块32的时序控制下将数据写入同步动态随机存储器324中；
s3：液晶显示模块33在时序控制下自显存模块32读取数据并发送给液晶触摸屏4实现数据的实时显示。
另外，还包括步骤：
s4：触摸控制模块34驱动ads7843芯片，并自ads7843芯片采集触摸坐标值数据发送给数据交互模块31，微处理器模块2定时读取触摸坐标值数据，并根据触摸坐标值数据完成对应触摸操作。
ads7843芯片工作时序图如图4所示，在s4步骤中：
触摸控制模块34采用二十四个时钟转换周期的工作模式驱动ads7843芯片，每八个时钟周期进与ads7843芯片进行一次通信作业，共进行三次通信作业；
在第一次通信作业中，触摸控制模块34的din端口通过io串口向ads7843芯片发送控制字，通过发送不同的控制字选择不同的工作方式；同时对ads7843芯片的x引脚和y引脚的电压进行采集，本实施例中，x引脚读取的控制字为11010000，y引脚读取的控制字为10010000；
在第二次通信作业和第三次通信作业中分别读取触摸坐标值，触摸坐标共十二位，对触摸坐标值的低四位补零，并将触摸坐标值写入同步动态随机存储器324，形成触摸坐标值数据；
微处理器模块2通过数据交互模块31定时读取触摸坐标值数据，并对触摸坐标值数据进行校准和滤波处理，再根据校准和滤波处理后的触摸坐标值数据进行动作响应，完成对应触摸操作。
其中，控制字包括一开始标志位s、三个通道选择位a2～a0、一a/d转换的精度控制位m和一参考电压的输入模式位ser。
在通过发送不同的控制字选择不同的工作方式步骤中：
在ads7843芯片的dclk引脚的信号呈下降沿时，将控制字的字节由高到低逐位向ads7843芯片发送；
ads7843芯片在dclk引脚的信号呈上升沿时，接收控制字并根据控制字开始转换工作方式。
本实施例的基于一种arm和fpga的触摸屏控制系统及控制方法，可在不更改驱动的情况下，实现多种分辨率液晶触摸屏的实时显示及触摸功能，数据更新率最高达到31mb/s，且界面显示清晰、稳定、无闪屏，能准确完成触摸操作，满足当前人机交互现场对液晶触摸屏控制的要求，实用价值高。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。