多点触控电容式触摸屏解决方案

[简介]：触摸屏技术已存在30多年。人们从未对屏幕上的指法感到新鲜，但当人们在触摸屏上的审美疲劳达到隐形点时，iPhone就会重新出现触摸屏。关注的焦点。令人惊讶的是，已经发现在触摸屏上使用多个手指符合他们自己的习惯。如果是单输入

触摸屏技术已经存在了30多年。人们对于在屏幕上的指向从未感到新鲜，但是当人们在触摸屏上的审美疲劳达到了无形的程度时，iPhone的日食已经将触摸屏变回了关注的焦点。 。令人惊讶的是，已经发现在触摸屏上使用多个手指符合他们自己的习惯。如果由于技术限制迫使单点输入适应机器，那么多输入的诞生确实是以人为本的。

从用户输入界面在视图中，多点触控不是一个开创性的举措。早在1982年，多伦多大学的一个研究项目就提出了一个多点输入用户界面。在当时的项目中，由于使用了相机成像技术，任何触摸点都可以同时被感知。那么为什么多点触控在手持式消费产品中如此受欢迎呢？首先，通过将技术应用于大规模生产的消费产品的能力证明了该技术的成熟度。电容式触摸传感是一种广泛使用且经久不衰的技术。其次，消费产品的应用也显示了该技术的民用价值。它不是窗口中显示的技术，供人们观看，并且超出了其他人的范围，但可以由每个人拥有。最后，多点触控解决了手持设备发展中日益突出的矛盾，即设备功能越来越复杂，操作模式也越来越相似。用户经常需要按下多个按钮才能完成有效的操作。多点触控带来更多选择，抓取，拖动，缩放，旋转，一气呵成。

赛普拉斯半导体一直致力于电容式触摸传感解决方案。其可编程片上系统（PSoC）已广泛用于移动电话和家用电器的电容式感应按钮。用它。根据市场需求，赛普拉斯也失去了推出具有多点触控功能的电容式触摸屏解决方案的机会。

多点触控的概念

主流触摸屏分为电阻式触摸屏，表面电容式触摸屏，投射电容式触摸屏，表面声波触摸屏和红外触摸屏。其中，红外和电感电容式触摸屏可以支持多点触摸，前者由于尺寸限制和线性度不能满足消费类产品的要求，并且电容式触摸屏由于其相对较好的成本而相对可接受。线性和可操作性是目前主流的多点触控技术。

多点触摸的定义来自应用程序，即使用多个点同时在平面上执行特定操作，例如缩放。然而，为了实现多点触摸，当多于一个手指作用于触摸屏时，控制器是否需要知道每个手指的具体位置？答案是否定的。在技术实现方面，多点触控可以进一步分为多点检测和多点分析。所谓的多点检测意味着检测到触摸了多个点，但不必知道每个点的确切位置。但是，多点解析不仅可以检测多点触摸，还可以准确地知道每个点的位置。目前，通过识别用户的手势来生成相应的动作来体现多点触摸的应用，并且多点检测可以支持足够的手势输入。当然，多点解析可以识别更多手势，并且在应用程序设计中具有更大的灵活性，但它需要比前者更多的成本。

赛普拉斯的电感式电容式触摸屏解决方案

PSoC是一种可编程片上系统，具有赛普拉斯半导体的数字和模拟混合功能。某些PSoC（例如CY8C21X34系列）可以通过电容资源轻松实现。触摸感应。它们仅需要少量外部分立元件即可将每个通用I / O配置为电容式感应输入。

电容式和电阻式触摸屏都依赖于透明导体材料氧化铟锡（ITO）。电感式电容式触摸屏使玻璃或其他透明基板上的ITO具有X-Y矩阵图案图1），这些图是电容感应所需的电极。 原始寄生电容由ITO的导体特性产生。 当手指接近某个感应电极时，它相当于与原电容并联的新电容，使感应电极接地（扫描某个电极时扫描其他电极）。 连接到地的电容会发生变化。 通过在PSoC内部构建电路并使用内置的8位处理器程序控制电路的操作，可以将电容的变化转换为计数值的变化。 PSoC根据每个传感电极上的电容变化量计算X和Y方向的精确坐标。 分辨率随电极数量和电极之间的中心距离而变化。

图1：电感式电容式触摸屏的ITO图形。

ITO的透射率与表面阻抗成比例，即透射率越高，表面阻抗越大，但ITO的图案设计也影响透射率恒定时的阻抗。由于这一特性，基于ITO的电容式触摸传感设计面临许多挑战，因为阻抗的存在增加了电容器的充电和放电时间，这使得传感时间更长并且信噪比（SNR）更高相应减少。 。最小化感测电极的固有阻抗是设计电感式电容式触摸屏的关键因素。

在触摸屏中，ITO是平面导体的形式，每个平面导体对应于相同的阻抗。根据这一原则，赛普拉斯建议使用菱形传感单元，因为连接这些钻石的导线可以拼接成最小的方形（小于或等于2），如图2所示。

       图2：连接菱形传感单元的导线可以拼接成最小的方形区域。

这种X-Y矩阵设计可实现多点检测，但尚无法实现多点分辨率。如图3所示，当两个点同时应用于屏幕时，检测到X和Y方向。信号由两个不同位置的峰值表示，这样的输出对应于两个不同的输入，即图3中的一对红点和一对白点。控制器无法确定手指当前正在操作哪一对点上。上。

       图3：当两个点同时应用于屏幕时，在X和Y方向上检测到的信号在两个不同位置被反射为峰值。

尽管如此，PSoC的后端处理能力仍然可以实现丰富的两点手势输入，例如抓取，拖动，缩放，旋转等。从某种意义上说，该解决方案结合了可操作性和成本。赛普拉斯还提供更多扩展选项供客户选择，例如增加轴数和分屏。这些解决方案可以在一定程度上增加分辨率点的数量，但是相应地增加了成本和设计复杂性。

赛普拉斯电感式电容式触摸屏解决方案的优势

由于PSoC具有可配置和可编程特性，赛普拉斯的电感式电容式触摸屏解决方案具有独特的优势。

首先，与ASIC和固定功能解决方案不同，PSoC可以在单个芯片上同时实现离散按钮，滑块，触摸面板甚至拾取。接近感应。在实现触摸屏设计时，许多用户不需要在屏幕的所有区域上输出X和Y坐标。在某些区域（例如屏幕底部），可能只需要固定位置按钮功能。其他应用中的触摸屏需要接近感应，例如当人体在10厘米以内时关闭屏幕背光。这些特殊要求可以通过单芯片PSoC实现。针对不同的感测模式设置不同的参数，并由PSoC动态配置。

其次，PSoC内置的8位处理器可以实现多点手势操作的识别和提取，并将流线型指令信息发送到主处理器，可以大大降低主处理器的计算压力。

此外，PSoC丰富的模拟和数字资源以及强大的计算能力使设计人员能够优化系统设计。在实际情况中，PSoC实现了触摸感应，环境光强度感应和LCD背光控制。

赛普拉斯电感式触摸屏解决方案的应用

电感式电容式触摸屏可用作玻璃基板，透光率高，使用时无机械变形，并支持多点触控，因此电感式电容式触摸屏它广泛用于各个领域。 例如，随着对多媒体功能和3G应用的推广需求的增加，用户迫切需要更丰富的多点操作来简化移动电话的使用，例如缩放和旋转图片或视频。 快速导航。

此外，一些手持式游戏机通常需要同时按下多个按键以实现不同的操作。 同时，需要减少机械键的数量并增加屏幕的大小，这只是多点触控的使用。 在一些多媒体信息导航设备或GPS中，地图的拦截和缩放也是多点触摸的典型应用模式。

总之，基于PSoC的电感式电容式触摸屏解决方案提高了用户界面的可操作性，PSoC的高灵活性和可扩展性也有助于新产品的开发和推广。