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触摸屏(touch screen)的使用事项
2007/2/10 11:49:08    

在触摸屏系统设计中,首先要先确定应用的范围以及需求,包括触摸屏的尺寸以及分辨率等。根据要求选择用电容式还是电阻式触摸屏,然后就要达到一定的信噪比和线性度来保证最后触摸屏的性能。其中,噪声、功耗和校准是必须重视的三项性能。


1、功耗


尽管电池技术正变得越来越有效率,但是,保持系统的功耗尽可能低是至关重要的,之所以重要是因为围绕触摸屏的电子系统的复杂性急剧增长。此外,终端用户正期待着每一次电池充电之后,电子设备能够被使用更长的时间。

触摸屏系统由触摸板、触摸屏控制器(touch screen controller,TSC)和主处理器等部分组成。触摸板和触摸屏控制器之间的模拟接口对触摸屏系统的功耗有最大的影响。影响这种模拟接口的主要因素是系统电源(VDD)、面板电阻和面板的ON:OFF时间比。如果没有稳定时间的问题的话,一般来说,降低面板和模拟接口的功耗的指导方针就是采用具有较高电阻的触摸屏并保持应用的ON:OFF时间比为低,从而降低系统的功耗。如果电路中增加一个抑制噪声的电容网络,随着时间的推移,电阻较低的触摸板将消耗较低的总功率。
 
影响触摸屏控制器和主处理器数字接口的主要功率因素是高数字流量引起的串行总线的功耗。对数字转换结果进行平均处理,可以降低触摸屏控制器对主处理器的影响以及数字接口的功耗。如果触摸屏控制器在数据被传输到主处理器之前过滤坐标数据,触摸屏控制器与主处理器之间的数字接口的功耗就不是最大的。当面板处于ON(打开)状态时,触摸屏通过模拟接口消耗大量的功率。

如果较低的功耗是你的目标,如果你特别注意你的模拟电源的关闭策略、巧妙实现ADC/处理器的数字接口、并优化触摸屏的控制算法,你一定会取得成功。


2、噪声


噪声是电子设备不可避免的问题之一。在触摸屏系统中,噪声主要来自LCD和背光。另外,作为一种人机接口,由于操作者和操作环境可能引入静电(electrostatic discharge,ESD)和电磁脉冲(electromagnetic pulses,EMP),这也是潜在的噪声来源。

通常,这些噪声是通过触摸屏控制器,从模拟输入电路进入系统的。因此,在输入电路采取措施可以有效降低噪声,这些方法包括:
. 适当的PCB布线:互连(interconnection)应该尽可能短,TSC的电源应该采用高阶逐次逼近寄存器(SAR)类型的ADC并采用适当的滤波处理。
. 在电源和地之间放置旁路电容,且应尽可能地靠近TSC器件。
. 平均或过滤每一个触摸坐标中的多重取样率。具体实施位置有两个:主控软件的主处理器,TSC自建硬件,而后者效果更好一些,并在降低数字接口通信量和主处理器开销方面具有优势。


3、校准


实际上,我们传统的鼠标是一种相对定位系统,只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统,要选哪就直接点哪,与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系,每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标,不管在什么情况下,触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因,并不能保证同一点触摸每一次采样数据都是相同的,不能保证绝对坐标定位,也就是“点不准”,这就是触摸屏最怕的漂移问题。对于性能质量好的触摸屏来说,漂移的情况出现的并不是很严重。

因此,采用触摸屏的产品通常需要在加电时校准。以典型4线式电阻触摸屏系统为例,其触摸屏传感器位于系统LCD显示屏表层。对触摸屏施压后,触摸屏控制器会感应到压力,并对X轴与Y轴坐标进行测量。很多误差源会影响该测量结果的准确性与可靠性,其中大多数误差都是由于电子噪声、比例系数以及机械不同轴性等问题造成的。

其中,比例系数与机械不同轴性源于触摸屏与显示屏的部件装配,通常系统中的触摸屏控制器与显示屏具有不同的分辨率,因此需要通过比例系数将彼此坐标进行匹配。实际的比例系数会随部件的不同而有所差异,需要通过校准来减少乃至消除不匹配的情况。

触摸屏的校准需要将触摸屏控制器报告的坐标转换为准确反映该点与图形在显示屏与LCD上所处位置的坐标。通过一系列比例系数来获得校准结果,纠正由于机械不同轴性引起的移动与转动误差。

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