探讨电阻式触摸屏技术

处理器可以是一个低端的微控制器。主处理器利用一线或两线接口协议(I2C/SPI)管理触摸屏控制器的初始化，以及读取数字坐标数据。主处理器还负责把用户触摸转换成所需的操作，如音量调节、图片更换或书写显示。大多数消费电子产品都有显示面板，同一显示面板上可显示人机互动图标。

图 3:电阻式触感解决方案结构图

设计一个带触感用户界面的应用系统，设计复杂性取决于触摸屏分辨率的要求。触摸屏分辨率还取决于触摸屏控器的模数转换器分辨率。另一个重要因素是触摸屏控制器的功耗，建议选用一个具有中断功能和低功耗待机模式的控制器。当没有触摸操作时，控制器进入低功耗的待机状态，以节省电能；当检测到触摸事件时，控制器将会唤醒，执行触摸电压解码功能。这个功能成为便携设备的一个基本要求，因为便携设备电池中的每库仑电量都非常宝贵。

选用一个内置缓存的触摸屏控制器对于频繁的触摸检测应用十分有益。例如，书写是连续的触摸操作，如果触摸屏控制器包括一个FIFO缓存，那么可以在FIFO缓存装满后再进行数据处理，这可降低主处理器的处理开销。当屏幕较大(>6英寸)时，触摸屏导电板拾起的噪声会影响触摸屏的精度，在触摸屏上(在X+/X-、Y+/Y-轴)增加电容器，可降低高频噪声。

一个电阻触摸屏实例

为了弄明白电阻式触感解决方案的原理，我们分析一个现成的低成本手写板解决方案(图 4)。在这个实例中，电阻触摸屏控制器采用ST的先进STMPE811控制器，主处理器采用ST的STM32高密度32位微控制器。

图 4:手写板解决方案

该解决方案让用户在TFT-LCD面板上感受实时手写的妙处。在一个4线电阻式触摸屏上，手写笔的X和Y坐标被映射到TFT-LCD面板内的一个线绘上。在现有的手写板设计中，2.4英寸触摸屏安装到2.4英寸(QVGA分辨率)TFT-LCD面板上。大多数手机和PDA都采用低分辨率的显示屏。为确保触摸检测坐标精确映射到显示屏上，应特别注意触摸屏和显示面板的分辨率。沿触摸屏电阻轴(X/Y)的触摸坐标变化是另一个重要考虑因素，这个问题与触摸屏的品牌有关。在某些触摸屏上，从触摸屏控制器取得的坐标值沿触摸屏的轴从上向下逐渐变小，反之亦然。

在本例中，触摸屏控制器通过I2C协议接口连接32位微控制器。TFT-LCD面板通过微控制器的灵活接口(FSMC)与微控制器相连，通过微控制器配置触摸屏控制器的各种参数，如模数转换器采样速度和平均值。除I2C协议接口外，触摸屏控制器提供一个输出中断引脚，用于向主处理器发起触感检测中断请求。该中断引脚与微控制器的外部中断端口引脚相连。本解决方案采用的触摸屏控制器包括一个12位模数转换器和一个可暂存128个触摸数据集的FIFO缓存。当触摸屏控制器检测到触摸事件时，微控制器就会从外部中断端口引脚收到一个中断请求，然后通过I2C协议读取触摸屏控制器FIFO缓存内的数据。每个X轴和Y轴坐标数据都使用一个12位数值。从触摸屏坐标到像素显示屏坐标的软件映射，计算基数是显示器面板的分辨率和触摸屏的分辨率。微控制器处理TFT-LCD像素显示器的坐标，然后显示相应的TFT-LCD像素。12位模数转换器的分辨率完全够用。因此，可以获得非常精确的触点，这可以让连续的像素发光，为用户提供实时的线绘感觉(图5)。

图 5:手写板实现流程

因为触摸屏控制器内置FIFO缓存，管理微控制器处理开销变得很容易。此外，还可在显示面板的一侧显示彩色表格。文本的颜色可以选择，只要点击表格中的一种颜色，下一个线绘就会变成所选颜色。该方案还提供一个清除按钮的图标，当屏幕充满内容时，触摸这个按钮可清理屏幕。利用这种方式，设计人员可轻松实现一个画笔功能。这个应用可能是孩子画画工具箱的基础。