基于STM32单片机的电池管理系统触摸屏设计

拥有可达128KB的嵌入式闪存、20kB的SRAM 和十分丰富的外设：两个1μs的12位ADC,一个全速USB(OTG)接口，一个CAN 接口，三个4 M/S的UART,两个18 M/S的SPI,两个I2 C等。内部还集成了复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等，大大方便了用户的开发。该系列单片机不仅功能强大而且功耗相当低，在72 MHz时消耗36 mA(所有外设处于工作状态)，相当于0.5 mA/MHz,待机时下降到2μA ,是32位市场上功耗最低的产品。综上STM32F103系列单片机的性能完全可以满足液晶触摸显示屏的所有控制需要，内置A/D可以用于触摸屏控制，丰富的I/O 接口可以用于与TFT液晶屏模块的通信，并且其本身自带CAN控制器可以作为与外界通信接口，用STM32F103做主控制器可以减少使用器件从而简化使整体电路，很好地达到降低EMS成本的目标。

2.2 TFT液晶屏模块

本方案选用的是3.5寸的TFT液晶屏模块，工作电压3.3 V,最大工作电流70 mA.支持320×240分辨率，内置230K内存显示可到256K色，可显示文字和图形，采用LED背光设计，使用软件即可对背光亮度进行调节，内置简体中文字库，支持2D的BTE引擎，同时建几何图形加速引擎，可以对显示对象进行复杂的操作如画面旋转功能、卷动功能、图形Pattern、双层混合显示和文字放大等等。这些功能将可节省用户在TFT屏应用的开发时间，提升MCU软件的执行效率并且使画面更加绚丽，显示功能更加丰富，使显示屏显示能力大大增强。提供8位或16位总线接口，方便与MCU的连线，适应性强，连接设计灵活。

3 硬件连接设计方案

3.1 总体构架

液晶触摸显示屏系统主要由微控制器STM32F103F103、TFT液晶屏模块、四线电阻触摸屏以及与外界通信的CAN总线接口组成。硬件模块连接如图3所示，其中四线电阻触摸屏的触摸检测装置安装在TFT液晶屏前面用于检测用户触摸的位置，本方案利用STM32F103 自带A/D 转换功能，由STM32F103实现触摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触摸屏，检测触摸信息并计算出触点坐标。然后STM32F103通过I/O接口与TFT液晶屏模块通信，将处理好的有效信息通过TFT 液晶屏显示出来。由于STM32F103内置CAN 总线控制器所以CAN总线接口可以直接从STM32F103的管脚引出，用来与EMS进行通信，完成现实信息采集，设置参数等功能。

图3 方案总体框图

3.2 STM32F103F103与四线电阻触摸屏的接口电路

如图4所示，STM32F103F103与四线电阻触摸屏直接通过自身的I/O口连接，实现触摸屏控制器功能。其中PA8、PA9、PA10、PA11分别作为四个三极管的控制端，通过控制三极管通断，来控制四线触摸屏的Y+、Y-、X+、X-.PA1,PA2是两个A/D转换通道，分别连接Y+和X+用于计算触摸点的X和Y坐标。PA3连接内部中断用于检测触摸屏是否有触摸动作。触摸屏平时运行时，令PA8、PA9、PA11输出0,PA10=1,即只让VT2导通。当有触摸动作时，D1导通给PA3一个中断信号，STM32F103接收到中断请求后立即置PA8=1,导通VT1,这样在Y+、Y-方向上就加上电压，同时启动A/D转换通道PA2,通过输入X+上电压计算出触摸点的Y坐标，然后同理令PA8、PA10为0,PA9、PA11为1,启动A/D转换通道PA1,通过输入Y+上电压计算出触摸点X的坐标。

图4 STM32F103与四线电阻触摸屏接口电路

3.3 STM32F103F103与TFT液晶屏模块控制器的接口电路

如图5所示，STM32F103F103通过I/O 接口与TFT液晶模块相连接，虽然很多的TFT液晶模块中内置的液晶屏控制器都支持SPI 接口通信(如ILI9325)但由于SPI传输速度较慢不利于液晶数据的快速传输，因此很多液晶模块都选择采用并口通信。

其中PB0-PB15分别与D0-D15相连作为数据通信口，PA0、PA4、PA5、PA6、PA7 分别连接RESET、CS、RS、WR、RD,作为控制口，实现复位、片选、指令数据切换、读写等控制功能。

图5 STM32F103F103与TFT液晶模块接口电路

4 软件设计

软件部分的编程采用C语言，一方面主要完成STM32F103对I/O 管脚的配置，用来实现对四线电阻触摸屏端子状态的控制，通过中断方式检测是否有触摸信息，配置A/D转换通道，读入电压根据公式计算出触点坐标。另一方面主要完成通过与TFT液晶模块的通信控制，实现触摸点坐标与液晶屏坐标的对应并有效完成显示任务。软件的开发环境是MDK,MDK 将ARM 开发工具RealView DevelopmentSuite(简称为RVDS)的编译器RVCT与Keil的工程管理、调试仿真工具集成在一起，支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核处理器，自动配置启动代码，集成Flash烧写模块，强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能，与ARM 之前的工具包ADS等相比，RealView编译器的最新版本可将性能改善超过20%.具体流