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基于电阻触摸屏和CPLD来实现多点触摸系统

  触摸屏是成熟的技术,最基本、也是最常用的是4/5线电阻触摸屏。很多标准屏支持多种尺寸,可以选择多种解码模拟解决方案。电阻触摸屏支持多种输入方法,比如手指、触摸笔、手套和指甲等等。电容触摸屏是一种新的解决方案,也有4/5线选择,标准屏比较少,复杂的模拟解码器解决方案也比较少。电容触摸屏比较适合手指的输入,不太适合指甲、触摸笔和手套的输入。电容屏幕最主要的优势是表面耐用性,成熟的电阻和电容触摸屏限于单点触摸。iTouch CPLD解密等产品则采用了多点触摸技术,多点触摸增加了人机接口,并增加了两路以上的同时输入或者触摸点。静态输入触摸的例子有键盘或者游戏手柄上的Shift键和Control、Alt、Delete功能键等,它们都有多路独立的控制;动态输入的例子有手势、命令、旋转动作或者收缩、扩大等等。使用过多点触摸技术以后,传统的触摸技术就显得太简单了。
  目前,可以使用到多点触摸技术的应用包括医疗影像(超声、X射线和MRI在进行图像处理时需要用到)、信息查询终端 (相片打印、零售信息查询终端、地图/导航等)、音乐/视频播放器(iTouch)、家电等。

多点触摸解码
  任何多点触摸解决方案都从触摸屏开始。文中的例子使用NKKSwitch的数字SmartTouch,型号为FTAS225-5.7A-N。还有别的供应商提供的尺寸不同的其他数字电阻屏。处理接口是I2C,但也可以使用其他接口。
  FTAS225-5.7A-N采用了5.7”叠层屏幕,15行×15列,触点分辨率为5mm×7mm。屏幕叠层实际上是15×15的开关矩阵。数字电阻屏叠层使用水平和垂直的铱锡氧化物(ITO)走线。走线之间是分开的,触摸时会使两层短路。
  在此次演示中,设计简化为8×8数字电阻触摸屏。本例子使用了处理器I2C接口,但是也可以为任何处理器提供任意串行或者并行接口。该设计只需要MAX II将数字电阻触摸屏与处理器连接起来,利用MAX II内部上拉电阻和内部振荡器减少外部元件。
  垂直寄存器在每一列为每一行进行采样,水平寄存器组成了移位寄存器,阵列每次都被驱动为低电平。当屏幕上没有点被触摸时,行探测信号保持高电平。当屏幕上第2行第2列被触摸时,导致第二行在C2采样期间被拉低。每次扫描显示屏时,I2C模块向处理器发送8字节数据。
  多点触摸解码是怎样工作的呢?三个触点导致扫描期间出现3个低电平脉冲。在某些3手指触摸条件下,简单解码器会错误地报告出现混叠信号,而后者是不正确的触点解码。3个触点必须呈三角形,其中两个点共享一行,两个点共享一列。
  改进后的解码器电路可以减小甚至消除混叠信号。首先,我们要做的是时钟速率提高,通常将时钟速率提高10-100倍。I2C时钟从100kHz提高到4MHz。增加了同步移位和采样使能信号(绿色)。 SFT是移位使能信号,SEN是采样时能信号。加入了时序控制模块,支持SFT至SEN延时调整(红色),支持移位使能信号对使能延时调整进行采样。时序控制模块能够减小移位使能采样,使能延时可以增大移位使能。采样使能延时独立地控制每一列、每一行延时。

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