电容触摸屏的好资料分享

只看该作者 · 2012-12-28 14:15

cypress电容触摸完整资料CSD_V_3.10_ZH_001-79409

只看该作者 · 2012-12-28 16:48

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只看该作者 · 2012-12-29 10:55

电容触摸屏因其美观、耐用性好和可以实现多点触摸，正在为更多的用户所喜爱。在手机 / GPS / PDA、MP3 / MP4以及台式机 / 笔记本电脑等众多应用领域，它已经逐渐取代机械式按键和电阻式触摸屏。Cypress TrueTouch电容触摸屏方案为感应电容式触摸屏提供了单芯片解决方案，使用PSoC Designer 5.0开发环境中的TrueTouch用户模块，用户可以很方便的在TrueTouch芯片上实现电容触摸屏的全部功能。

容式触摸屏的典型物理分辨率为0.2mm，可以很好的应用于逻辑分辨率为320x240或480x360的LCD屏。
技术器件最大电容感应接口数最大屏幕尺寸
(英寸) 典型扫描速度/ Sensor (ms) 平均电流
(mA) Flash
(B) SRAM
(B) 通讯
接口封装
Single-Touch CY8CTST100 25 4.7 0.3 1.9 8K 512 I2C, SPI 32-QFN
(5 x 5 x 0.6 mm)
CY8CTST110 24 4.6 1 4 8K 512 I2C 32-QFN
(5 x 5 x 0.9 mm)
CY8CTST120 44 8.4 0.5 16 16K 1K I2C, USB 56-QFN
(8 x 8 x 0.9 mm)
Multi-Touch Gesture CY8CTMG100 25 4.7 0.3 1.9 8K 512 I2C, SPI 32-QFN
(5 x 5 x 0.6 mm)
CY8CTMG110 24 4.6 1 4 8K 512 I2C 32-QFN
(5 x 5 x 0.9 mm)
CY8CTMG120 44 8.4 0.5 16 16K 1K I2C, USB 56-QFN
(8 x 8 x 0.9 mm)
Multi-Touch
All Point CY8CTMA120 38 7.3 0.5 16 16K 1K I2C. USB 56-QFN
(8 x 8 x 0.9 mm)
图1，Cypress TrueTouch电容检测芯片选型图
图2是多点触摸识别手势的系统应用框图，TrueTouch芯片CY8CTMG110 / 120使用自电容技术同时检测行 / 列感应单元的电容变化，并将相应的触摸位置 / 手势标识等数据通过I2C / SPI / TX8 等通讯接口传送到主机端。P3.1的外部电阻是CSDADC的采样反馈电阻，它与电容检测的灵敏度成正比； P0.3的外部电容是采样调制电容，P0.3的外部电阻是分流电阻，可以适当的提高电容检测的信噪比。

图2，多点触摸识别手势的系统应用框图
图3是应用TrueTouch芯片时推荐的LCD电容触摸屏结构，从上到下依次是保护性覆盖层（玻璃或PET，建议使用薄的以及高介电常数的材料，提高对手指触摸的感应灵敏度）、光学胶和偏光片（需要调整生产工艺，使得光学参数匹配以减少光损失，提高整体透明度）、ITO行感应单元层、绝缘层（为了减小行 / 列感应单元交叉部分产生的寄生电容，希望适当提高此绝缘层的厚度，并选用介电常数低的材料）、ITO列感应单元层、绝缘层、ITO屏蔽层（是一个整体的ITO层，它由
转换频率时钟输出到一根选定的I/O直接驱动，可以有效的减小耦合电容的影响，屏蔽来自LCD屏的噪声干扰）、空气间隙（位于触摸屏与LCD屏之间，利用空气的低介电常数减小来自LCD屏的辐射噪声和寄生电容，建议厚度≥0.4mm），随后就是LCD显示屏的表面。

图3，典型的LCD电容触摸屏结构

Cypress TrueTouch用户模块介绍
图4是带自校正的多点触摸识别手势的电路框图。图中的虚线框部分由频率FSW驱动，感应单元C可以等效为阻抗1/(C*FSW)。电流平衡公式为：
IMOD = ISENSOR + IDAC – IOFFSET
根据运放的输入虚短原则，电路达到动态平衡时RB上端的电压等于参考电压VREF；DMOD是开关的控制信号，它正比于ADC转换结果的占空比duty (duty = ADC_Result / (2N – 1)，N是ADC采样的位数，(2N – 1)对应ADC采样结果的最大值)。因此：
IMOD = VREF * duty / RB
ISENSOR = C * FSW * (VDD - VREF)
IOFFSET = VREF / RO
由此我们得到：
ADC_Res

ult = (2N – 1) * (RB / VREF) * [C * FSW * (VDD - VREF) + IDAC – (VREF / RO) ]
图4中自校正部分是引入的(IDAC – IOFFSET)，通过调用用户模块的函数：TRUETOUCH_GESTURE_AutoCalibration() 可以自动补偿掉部分来自感应单元的电流，使ADC采样结果不超出最大值；而且由于自校正部分是与感应单元C无关的常量，不会影响到感应灵敏度。

图4，带自校正的多点触摸识别手势的电路框图
图5列出了多点触摸识别手势用户模块的参数，其中在两种场合下有不同的滤波器：对于原始数据RawData可以选择Jitter, Median（中值）或IIR（infinite impulse response）滤波器；对于X / Y位置数据可以选择Jitter或IIR滤波器。
多点触摸识别手势用户模块支持的基本手势有：
单手指手势 – 单击，双击，旋转（向右 / 向左），平移（上 / 下 / 左 / 右）；
两手指手势 – 平移（上 / 下 / 左 / 右），缩放（放大 / 缩小）。
通过调用API –TRUETOUCH_GESTURE_DetectGestures(),可以获得当前的手势标识（Gesture）和手势。

图5，多点触摸识别手势用户模块的参数
参数（Parameter MSB / LSB）见表1。
Gesture Encoding (1-Byte) Parameter MSB Parameter LSB
No Gesture 0x00 NO_PARAMETER NO_PARAMETER
Double Click 0x01 NO_PARAMETER NO_PARAMETER
Rotate Left 0x02 NO_PARAMETER (angle/ROTATE_STEP) (7-bits Max)
Rotate Right 0x04 NO_PARAMETER (angle/ROTATE_STEP) (7-bits Max)
Pan Left 0x08 (drag delta/PAN_HORZ_STEP)(4-bits Max) NO_PARAMETER
Pan Right 0x10 (drag delta/PAN_HORZ_STEP)(4-bits Max) NO_PARAMETER
Pan Up 0x20 (drag delta/PAN_VERT_STEP)(4-bits Max) NO_PARAMETER
Pan Down 0x40 (drag delta/PAN_VERT_STEP)(4-bits Max) NO_PARAMETER
Zoom 0x80 NO_PARAMETER ZOOM_IN or ZOOM_OUT
表1，多点触摸识别手势的手势标识（Gesture）和手势参数（Parameter）
Cypress TrueTouch电容触摸屏的发展方向
在电容触摸屏应用中，我们可以利用PSoC的灵活性实现与具体应用相关的多种手势。
单手指操作时，TrueTouch芯片可能同时报告单点位置、单点平移和单点旋转手势（比如单手指画的旋转曲线的一部分符合平移条件）；两手指操作时，可能同时报告两点平移和两点缩放手势（比如平移时两手指的距离变化符合缩放条件），主机端在接收到位置数据 / 手势标识和参数后，可以根据当前应用场合（菜单操作 / 计算器 / 手写字符 / 图片浏览及操作 / 游戏等）决定哪些数据有效，哪些被忽略。比如在用单手指书写字符时，单点平移和单点旋转手势将被忽略；在用单手指移动图片时，可以综合考虑单点位置、单点平移和单点旋转手势；在用两手指操作图片时，如果图片已经是最大，两点缩放手势中的放大手势将被忽略。
TrueTouch芯片目前主要识别基本手势，我们也可以将所有触摸点的位置数据上传给主机，由主机根据应用需求识别更多自定义的手势，比如画矩形手势、画三角形手势，以及其它特殊形状手势可以预见，Cypress TrueTouch电容触摸屏方案将为用户提供更灵活、更快速的设计体验，更全面的发挥电容式触摸屏的优点。

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