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智能手机复杂触摸屏接口设计指南

Altera公司?? 2013年03月11日 ?? 收藏0
支持网络的多媒体智能电话改变了消费者使用手机的方式。在这些电话中,特别受欢迎的是液晶触摸屏接口,用户通过它来使用各种应用程序,或者用手指滚动访问网页。如果希望在不花费大量的时间、预算或者功耗的情况下,开发这类复杂的接口,采用零功耗Altera MAX IIZ CPLD是一个理想的选择。

与 ASSP或者其它竞争技术不同,MAX IIZ CPLD的I/O非常多、使用方便、功耗低,能灵活突出产品优势。这些优点大大简化并加速了个性化手机、便携式媒体播放器和显示器的开发,适用于医疗、汽车和工业等应用领域。Altera基于MAX IIZ EPM240Z器件的最新多点触摸屏参考设计,有助于设计人员迅速将构思变为实际产品。

定制或者自行设计

任何触摸屏方案都包括两部分:2D触摸传感器和计算应用程序,后者将传感器数据转换为用户意图。参考设计是完整的传感器和数据采集系统,可以进行定制,也可以原样使用。它提供铟锡氧化物(ITO)屏以及简单的双面PCB用作多触点导航板。图1(a)所示的2D多触点参考设计基于MAX IIZ EPM240Z CPLD以及ADI的AD7142 集成电容数字转换器(CDC),支持片内环境校准以及ITO屏。

参考设计有一个简单的数据解释程序,演示并测试多触点传感器的工作。AD7142 CDC用于监测电容变化,只有14个电容传感器通道。在这一参考设计中,MAX IIZ CPLD扩展了AD7142 CDC的功能,使其能够处理两维ITO薄膜和PCB触摸传感器。应用处理器通过SPI或者I2C总线访问AD7142的CDC寄存器文件,将MAX IIZ CPLD的SRC信号控制设置在合适的轴上。长时间暂停后,触摸屏监测到一次触摸时,MAX IIZ CPLD会产生一个中断信号。

ITO或者PCB触摸屏设计

任何触摸屏设计都从实际的触摸传感器开始。虽然这个参考设计主要是针对电容ITO 触摸屏,但也适用于一面为水平走线,另一面是垂直走线的双面PCB。ITO 触摸屏有两个被绝缘体分开的透明层,14条y走线连接至AD7142 CDC输入,16条x走线连接至MAX IIZ CPLD。MAX IIZ CPLD能够增加更多的I/O,进一步提高分辨率,支持更大的触摸屏。14x16的设计可支持最高16x14cm的触摸屏。

智能手机复杂触摸屏接口设计指南

ITO 触摸传感器有两个被绝缘体分开的互相垂直的层,上面分别是x和y走线。理想情况下,x走线在下面,y走线在上面,连接至AD7142输入。如此布置的原因是CDC在监视靠近手指的走线时更敏感。走线阵列较宽,间距为5至10mm。图1(b)中左侧为触摸屏交叉部分,右侧是触摸屏。在实际的显示触摸屏中,走线是透明的。

图1(b)中的传感器可实现计算导航板,从而避免了使用普通导航板所需要的选择按钮。如图2所示,中指移动光标,食指和无名指触摸屏幕,指示鼠标左键或者右键点击。去掉移动部分后,电容触摸屏传感器比按键和按键开关更耐用。

智能手机复杂触摸屏接口设计指南

ADI的AD7142 CDC

AD7142 CDC并不是设计用作触摸屏解码器,而是用于测量电容以及PCB上传感器线阵的电容变化。AD7142 CDC电气特性比较完备,能校准特定的PCB布局,然后针对14个传感器输入的每一输入进行电容测量,精度为12位。每个测量周期结束后,通过I2C或者SPI总线来访问这些数值。AD7142 CDC在SRC信号上发送一个250kHz方波,驱动靠近传感器板的走线,然后测量接收到的SRC信号强度。由于触摸屏电容和SRC信号接收强度成正比,因此AD7142 CDC探测并量化用户手指接触触摸屏时的电容变化。

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