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基于电阻触摸屏和CPLD来实现多点触摸系统
发布时间:2017-11-14 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]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。本文将介绍一个使用数字电阻触摸屏和MAX II CPLD来实现多点触摸系统的简单数字低成本替代方案。
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数字电阻触摸屏电感器设计。本例子使用了处理器I2C电感器厂家接口，但是也可以为任何处电感器厂家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。
在图1中，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。图中波形显示了没有触摸时屏幕是怎样解码的。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。
表1 触摸屏的优缺点
图1 单点触摸解码的工作模式
多点触摸解码是怎样工作的呢?图2中的波形显示了三个触点。图中的手指符号表示每一个触点是怎样映射到行列采样信号的。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。图中的红圈画线显示了混叠信号解码脉冲。
图2 多点触摸解码的工作模式
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