在觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,首先要先確定應(yīng)用的范圍以及需求,包括觸摸屏的尺寸以及分辨率等。根據(jù)要求選擇用電容式還是電阻式觸摸屏,然后就要達(dá)到一定的信噪比和線性度來保證最后觸摸屏的性能。其中,噪聲、功耗和校準(zhǔn)是必須重視的三項(xiàng)性能。
1、功耗
盡管電池技術(shù)正變得越來越有效率,但是,保持系統(tǒng)的功耗盡可能低是至關(guān)重要的,之所以重要是因?yàn)閲@觸摸屏的電子系統(tǒng)的復(fù)雜性急劇增長。此外,終端用戶正期待著每一次電池充電之后,電子設(shè)備能夠被使用更長的時間。
觸摸屏系統(tǒng)由觸摸板、觸摸屏控制器(touch screen controller,TSC)和主處理器等部分組成。觸摸板和觸摸屏控制器之間的模擬接口對觸摸屏系統(tǒng)的功耗有最大的影響。影響這種模擬接口的主要因素是系統(tǒng)電源(VDD)、面板電阻和面板的ON:OFF時間比。如果沒有穩(wěn)定時間的問題的話,一般來說,降低面板和模擬接口的功耗的指導(dǎo)方針就是采用具有較高電阻的觸摸屏并保持應(yīng)用的ON:OFF時間比為低,從而降低系統(tǒng)的功耗。如果電路中增加一個抑制噪聲的電容網(wǎng)絡(luò),隨著時間的推移,電阻較低的觸摸板將消耗較低的總功率。
影響觸摸屏控制器和主處理器數(shù)字接口的主要功率因素是高數(shù)字流量引起的串行總線的功耗。對數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行平均處理,可以降低觸摸屏控制器對主處理器的影響以及數(shù)字接口的功耗。如果觸摸屏控制器在數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街魈幚砥髦斑^濾坐標(biāo)數(shù)據(jù),觸摸屏控制器與主處理器之間的數(shù)字接口的功耗就不是最大的。當(dāng)面板處于ON(打開)狀態(tài)時,觸摸屏通過模擬接口消耗大量的功率。
如果較低的功耗是你的目標(biāo),如果你特別注意你的模擬電源的關(guān)閉策略、巧妙實(shí)現(xiàn)ADC/處理器的數(shù)字接口、并優(yōu)化觸摸屏的控制算法,你一定會取得成功。
2、噪聲
噪聲是電子設(shè)備不可避免的問題之一。在觸摸屏系統(tǒng)中,噪聲主要來自LCD和背光。另外,作為一種人機(jī)接口,由于操作者和操作環(huán)境可能引入靜電(electrostatic discharge,ESD)和電磁脈沖(electromagnetic pulses,EMP),這也是潛在的噪聲來源。
通常,這些噪聲是通過觸摸屏控制器,從模擬輸入電路進(jìn)入系統(tǒng)的。因此,在輸入電路采取措施可以有效降低噪聲,這些方法包括:
. 適當(dāng)?shù)腜CB布線:互連(interconnection)應(yīng)該盡可能短,TSC的電源應(yīng)該采用高階逐次逼近寄存器(SAR)類型的ADC并采用適當(dāng)?shù)臑V波處理。
. 在電源和地之間放置旁路電容,且應(yīng)盡可能地靠近TSC器件。
. 平均或過濾每一個觸摸坐標(biāo)中的多重取樣率。具體實(shí)施位置有兩個:主控軟件的主處理器,TSC自建硬件,而后者效果更好一些,并在降低數(shù)字接口通信量和主處理器開銷方面具有優(yōu)勢。
3、校準(zhǔn)
實(shí)際上,我們傳統(tǒng)的鼠標(biāo)是一種相對定位系統(tǒng),只和前一次鼠標(biāo)的位置坐標(biāo)有關(guān)。而觸摸屏則是一種絕對坐標(biāo)系統(tǒng),要選哪就直接點(diǎn)哪,與相對定位系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別。絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)是每一次定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒有關(guān)系,每次觸摸的數(shù)據(jù)通過校準(zhǔn)轉(zhuǎn)為屏幕上的坐標(biāo),不管在什么情況下,觸摸屏這套坐標(biāo)在同一點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的。不過由于技術(shù)原理的原因,并不能保證同一點(diǎn)觸摸每一次采樣數(shù)據(jù)都是相同的,不能保證絕對坐標(biāo)定位,也就是“點(diǎn)不準(zhǔn)”,這就是觸摸屏最怕的漂移問題。對于性能質(zhì)量好的觸摸屏來說,漂移的情況出現(xiàn)的并不是很嚴(yán)重。
因此,采用觸摸屏的產(chǎn)品通常需要在加電時校準(zhǔn)。以典型4線式電阻觸摸屏系統(tǒng)為例,其觸摸屏傳感器位于系統(tǒng)LCD顯示屏表層。對觸摸屏施壓后,觸摸屏控制器會感應(yīng)到壓力,并對X軸與Y軸坐標(biāo)進(jìn)行測量。很多誤差源會影響該測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性,其中大多數(shù)誤差都是由于電子噪聲、比例系數(shù)以及機(jī)械不同軸性等問題造成的。
其中,比例系數(shù)與機(jī)械不同軸性源于觸摸屏與顯示屏的部件裝配,通常系統(tǒng)中的觸摸屏控制器與顯示屏具有不同的分辨率,因此需要通過比例系數(shù)將彼此坐標(biāo)進(jìn)行匹配。實(shí)際的比例系數(shù)會隨部件的不同而有所差異,需要通過校準(zhǔn)來減少乃至消除不匹配的情況。
觸摸屏的校準(zhǔn)需要將觸摸屏控制器報(bào)告的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確反映該點(diǎn)與圖形在顯示屏與LCD上所處位置的坐標(biāo)。通過一系列比例系數(shù)來獲得校準(zhǔn)結(jié)果,糾正由于機(jī)械不同軸性引起的移動與轉(zhuǎn)動誤差。