觸摸屏作為嵌入式産品中常用的互動裝置,具有互動直覺,程式設計簡易等特點,本系列文章将以多種角度分析如何選擇合适的觸摸屏方案及常見的故障解決方法,敬請關注連載文章。下文主題為:電阻屏的原理。
1.1 基本原理
首先觸摸屏屬于輸入裝置,對于高效的系統而言,一個輸入裝置必須滿足以下幾點:
1, 中斷觸發機制,若一個裝置不能引起中斷,那麼系統隻能隔一段時間查詢外設是否被觸發,倘若兩次查詢間隔内狀态發生改變,那麼系統将丢失資料。
2, 能輸出或被控制輸出不同的資料,由算法或者硬體輸出,這點在電阻屏中尤其重要。
1.2 四線電阻屏
四線電阻屏的硬體構成如圖1.1所示,對外接口為X軸的正負極x+、x-,Y軸的正負極y+、y-。X軸的兩個電極分布在下層的兩端,Y軸的兩個電極分布在上層的另外兩端,這樣施加的電場可以互相垂直。
四線的屏硬體構造
圖1.1 四線的屏硬體構造
當y+賦予正電壓,y-賦予負電壓,形成電場後,讀取x+的電壓,此時按壓的x軸坐标即為
。同理,賦予x+、x-正負電壓,即可得到y軸坐标。
是以對于四線屏來說,需要滿足ADC的四根線能控制輸出電壓,同時能采集電壓資料。那如何解決中斷呢?對于四線屏來說,隻需将一面電極闆如x+、x-均設定為低電平,y+作為感應觸發引腳,當屏被按下時就會産生下降沿脈沖,此信号即為中斷觸發信号。
1.3 五線電阻屏
五線電阻屏的硬體構成如所示,x、y軸的電極分布下層貼近玻璃基闆,分布施加在四個電極點上,名為UR、UL、LR、LL,上層為活動電極層,負責采集點觸點電壓。
五線電阻屏構成
圖1.2 五線電阻屏構成
這四個電極點通過輸出不同的電平使整個底闆在不同時刻産生不同方向的電場,互動垂直和水準電場即可采集x、y軸坐标值,電場關系如表1.1所示。在水準電場情況下,活動電極點出來的電壓即為相對于水準方向的坐标值,同理垂直電場也是如此。
表1.1 五線屏電場形成情況
五線屏電場形成情況
1.4 處理器的支援
本章節将從處理器角度,分析硬體是如何觸發、如何産生電場、以及不同線制需要調整的配置。此處以Ti Cortex-A8 AM335x為例,此款處理器可支援4線、5線和8線(此款市面較少)電阻屏。
AM335x的觸摸模組實際包含觸摸模組與ADC模組,内部構造如圖1.3所示。整個功能的核心部件由以下幾部分組成:
l AN0~AN7:模拟量輸入端口,AN0接四線屏時為XP,接五線屏時為UL,AN0~AN3具有XP、XN、YP、YN(四線屏功能引腳),UR、UL、LR、LL(五線屏功能);
l 電場選擇功能開關:3個高電平的開關(YPPSW、XNPSW、XPPSW),4個低電平的開關(WPNSW、YNNSW、YPNSW、XNNSW)共7個開關。
l 中斷觸發器:Pen & IRQ Control選擇觸摸筆的輸入引腳,隻能選擇AN0或AN4;
AM335x的觸摸模組
圖1.3 AM335x的觸摸模組
四線屏的相關配置如表1.2所示,結合圖1.3,當打開XPP開關後,AN0直連到VDDA,即AN0直連到ADC的電源正極,此時AN0就會輸出高電平,同理AN1輸出低電平,此時形成了正負電場,AN2作為采集點就可以順利采集對應坐标。
表1.2 四線屏寄存器配置
四線屏寄存器配置
五線屏的相關配置如表1.3所示,五線屏需要在電極闆上的四個角形成正負電場,且正負電場可以在水準和垂直的方向來回切換,故四個角采集X軸和Y軸時電平情況分别為(H,H),(H,L),(L,H),(L,L),結合圖1.3,AN0為(H,H)點,AN1為(L,H)點,AN2為(H,L)點,AN3為(L,L)點,而AN4負責采集兩個不同方向電場下的坐标資料。
表1.3 五線屏寄存器配置
五線屏寄存器配置
1.5 擴充分析
上述隻是基于AM335x平台,以下看一下NXP的i.MX6UL處理器自帶的觸摸模組的手冊描述,如圖1.4所示,于AM335x平台一樣,i.MX6UL同樣針對四線屏和五線屏,輸出不同模式的電場模式。同理,對于其他平台,以此方法即可判斷能否支援四線電阻屏、五線電阻屏。
i.MX6UL觸摸模組資訊
圖1.4 i.MX6UL觸摸模組資訊