按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要了解那種觸摸屏適用于那種場合，關(guān)鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)。下面對(duì)上述的各種類型的觸摸屏進(jìn)行簡要介紹一下：

　　1、 電阻式觸摸屏

　　這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào)，然后送觸摸屏控制器。控制器偵測到這一接觸并計(jì)算出 （X，Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。 電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技，常用的透明導(dǎo)電涂層材料有：

　　A、ITO，氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到1800個(gè)埃（埃=10-10米）以下時(shí)會(huì)突然變得透明，透光率為80%，再薄下去透光率反而下降，到 300埃厚度時(shí)又上升到80%。ITO是所有電阻技術(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實(shí)際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層。

　　B、鎳金涂層，五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導(dǎo)電層雖然延展性好，但是只能作透明導(dǎo)體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因?yàn)樗鼘?dǎo)電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，只能作為探層。

　　1.1四線電阻屏

　　四線電阻模擬量技術(shù)的兩層透明金屬層工作時(shí)每層均增加5V恒定電壓：一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向。總共需四根電纜。 特點(diǎn)：高解析度，高速傳輸反應(yīng)。 表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 具有光面及霧面處理。 一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移。

　　1.2五線電阻屏

　　五線電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個(gè)方向的電壓場通過精密電阻網(wǎng)絡(luò)都加在玻璃的導(dǎo)電工作面上，我們可以簡單的理解為兩個(gè)方向的電壓場分時(shí)工作加在同一工作面上，而外層鎳金導(dǎo)電層只僅僅用來當(dāng)作純導(dǎo)體，有觸摸后分時(shí)檢測內(nèi)層ITO接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。五線電阻觸摸屏內(nèi)層ITO需四條引線，外層只作導(dǎo)體僅僅一條，觸摸屏得引出線共有5條。 特點(diǎn)：解析度高，高速傳輸反應(yīng)。 表面硬度高，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 同點(diǎn)接觸3000萬次尚可使用。 導(dǎo)電玻璃為基材的介質(zhì)。 一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移。 五線電阻觸摸屏有高價(jià)位和對(duì)環(huán)境要求高的缺點(diǎn)

　　1. 3電阻屏的局限

　　不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏，它們都是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來觸摸，可以用來寫字畫畫，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。電阻觸摸屏共同的缺點(diǎn)是因?yàn)閺?fù)合薄膜的外層采用塑膠材料，不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個(gè)觸摸屏而導(dǎo)致報(bào)廢。不過，在限度之內(nèi)，劃傷只會(huì)傷及外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層的劃傷對(duì)于五線電阻觸摸屏來說沒有關(guān)系，而對(duì)四線電阻觸摸屏來說是致命的。
ADS7846電阻式觸摸屏電路設(shè)計(jì)#e#

　　采用ADS7846控制器的電阻式觸摸屏接口電路設(shè)計(jì)

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　　1 ADS7846的特性

　　1.1 基本特性

　　ADS7846是美國BB公司推出的新一代4線制觸摸屏控制器，他由低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)，具有采樣/保持功能的逐次逼近型ADC、異步串行數(shù)據(jù)接口、溫度傳感器等組成。ADC是ADS7846的核心，其轉(zhuǎn)換速率可達(dá)125 kHz，分辨率可編程為8位或12位。該器件不僅具有X，Y坐標(biāo)測量功能，還具有電池電壓、芯片溫度、觸摸壓力和外模擬量4種測量功能，其工作方式可由控制字決定，片內(nèi)的6選1模擬多路開關(guān)可根據(jù)微控制器送來的命令字選擇6個(gè)電壓量之一（X+，Y+，Y-，VBAT，TEMP，AUX-IN），并將其送入 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，然后再通過SPI接口將轉(zhuǎn)換值送入微控制器。ADS7846還集成有觸摸識(shí)別電路，當(dāng)檢測到有觸摸時(shí)，該電路會(huì)在引腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)，向微控制器提出測量觸點(diǎn)坐標(biāo)的中斷請(qǐng)求。該芯片采用單電源供電，工作電壓為2.2～5.25 V，且內(nèi)部自帶+2.5 V的參考電壓。

　　1.2 引腳功能

　　ADS7846的引腳排列如圖3所示，引腳功能見表1。

　　1.3 控制字

　　ADS7846的控制功能主要是實(shí)現(xiàn)觸摸屏電極電壓的切換及觸摸點(diǎn)位置信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。ADS7846的控制字如下：

　　S：數(shù)據(jù)傳輸起始標(biāo)志位。為1表示一個(gè)新的控制字節(jié)到來;為0則忽略DIN引腳上數(shù)據(jù)。

　　A2A1A0：通道選擇位。用于控制通道選擇器的輸入，觸摸信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)及ADC的參考輸入電壓。當(dāng)A2A1A0=001時(shí)，采集Y坐標(biāo)信號(hào);當(dāng)A2A1A0=101時(shí)，采集X坐標(biāo)信號(hào)。

　　MODE：用來選擇A/D轉(zhuǎn)換的精度。為1選擇8位精度;為0選擇12位精度。

　　用來選擇參考電壓的輸入模式。1為參考電壓非差動(dòng)輸入模式;O為參考電壓差動(dòng)輸入模式。

　　PDl，PD0：低功率模式選擇位。若為11，器件總處于供電狀態(tài);若為OO，器件在兩次變換之間處于低功率模式。

　　1.4 轉(zhuǎn)換時(shí)序

　　ADS7846的轉(zhuǎn)換時(shí)序如圖4所示。一次完整的電極電壓切換和A/D轉(zhuǎn)換，需要ADS7846和微處理器進(jìn)行3次串行數(shù)據(jù)傳送，每次傳送需要8個(gè)時(shí)鐘周期。

　　第一次傳送由微處理器向ADS7846發(fā)送控制字，接下來的兩次傳送是微處理器從ADS7846讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果（最后4位自動(dòng)補(bǔ)O）。由于串口支持雙向同時(shí)進(jìn)行傳送，并且在一次讀數(shù)與下一次發(fā)控制字之間可以重疊，所以轉(zhuǎn)換速率可以提高到每次16個(gè)時(shí)鐘周期。

　　1.5 觸摸坐標(biāo)計(jì)算

　　由于四線電阻觸摸屏中，Y方向位置電壓從下向上逐漸增加，X方向位置電壓從右向左逐漸增加，因此Y，X位置電壓對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)原點(diǎn)在觸摸屏的右下角。為了獲得工程上使用的X，Y坐標(biāo)值（即將坐標(biāo)原點(diǎn)移為左下角），應(yīng)將X位置電壓轉(zhuǎn)換值求補(bǔ)。另外，X，Y位置電壓轉(zhuǎn)換值還必須與顯示屏幕的點(diǎn)陣（采用的液晶為 240×160點(diǎn)陣）相對(duì)應(yīng)。因此校正后的X，Y坐標(biāo)計(jì)算公式為：

　　式中：Xmax，Xmin為X位置電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果的最大、最小值;Ymax，Ymin為Y位置電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果的最大、最小值;Y，X為觸摸點(diǎn)位置電壓的轉(zhuǎn)換值;x，y為校正后的觸摸點(diǎn)坐標(biāo)。

　　2 觸摸屏與微機(jī)的接口

　　2.1接口電路

　　應(yīng)用ADS7846實(shí)現(xiàn)觸摸屏與單片機(jī)80C55的接口電路如圖5所示，觸摸屏的X+，X-，Y+，Y-分別與ADS7846的相應(yīng)端連接，當(dāng)控制字中 A2A1-A0=001時(shí)，通過片內(nèi)模擬開關(guān)的切換，將X+接電源VCC，X-接地，將Y+與Y-端以差動(dòng)形式接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果就是Y位置電壓。類似當(dāng)控制字中A2A1A0=101時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果就是X位置電壓。單片機(jī)與ADS7846間的數(shù)據(jù)傳送采用串行通信方式時(shí)，由于單片機(jī)串口方式1～3為異部通信方式，與ADS7846的時(shí)序不相配;串口方式0為移存器方式，雖然與ADS7846時(shí)序可以配合，但串口數(shù)據(jù)輸入/輸出使用同一端子RXD（TXD）為同步脈沖輸出端），ADS7846數(shù)據(jù)輸入/輸出采用不同端子DIN，DOUT。為了實(shí)現(xiàn)正確的數(shù)據(jù)雙向傳送，設(shè)計(jì)了雙向數(shù)據(jù)芯片GAL，該芯片的功能是當(dāng)E=O時(shí)，數(shù)據(jù)傳送方向?yàn)閅到A;當(dāng)E=1時(shí)，傳送方向?yàn)锽到Y(jié)。ADS7846的筆中斷信號(hào)接P2.4，當(dāng)信號(hào)有效時(shí)，單片機(jī)發(fā)送控制字。ADS7846的忙信號(hào)BUSY接P2.6，在BUSY信號(hào)的下降沿，單片機(jī)接收A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。

　　2.2 接口程序

　　當(dāng)觸摸觸摸屏?xí)r，ADS7846中斷信號(hào)有效，單片機(jī)檢測到這一有效信號(hào)后，先送測量X坐標(biāo)控制字，并檢測BUSY信號(hào)是否有下降沿到來，下降沿到來后，讀X位置電壓;再送測量Y坐標(biāo)控制字，獲取Y位置電壓。將得到的X，Y位置電壓用式（1）、式（2）進(jìn)行計(jì)算便得到觸摸點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)。軟件流程如圖6所示。

　　2、 電容式觸摸屏

　　2.1電容技術(shù)觸摸屏

　　是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層，夾層 ITO涂層作為工作面，四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。

　　2.2電容觸摸屏的缺陷

　　電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。 電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對(duì)面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。 電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。 電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場發(fā)生改變時(shí)，都會(huì)引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。例如：開機(jī)后顯示器溫度上升會(huì)造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時(shí)另一只手或身體一側(cè)靠近顯示器會(huì)漂移；電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時(shí)如果有人圍過來觀看也會(huì)引起漂移；電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn)，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測定。此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤程度不同的人吸走的總電流量是不同的，而總電流量的變化和四個(gè)分電流量的變化是非線性的關(guān)系，電容觸摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標(biāo)系還沒有坐標(biāo)上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺和恢復(fù)，而且，4個(gè)A/D完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值的計(jì)算過程復(fù)雜。由于沒有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。 電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運(yùn)輸過程中傷及內(nèi)表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。

　　基于MeeGo的電容式觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　1 Linux輸入子系統(tǒng)

　　Linux輸入子系統(tǒng)（以下簡稱輸入子系統(tǒng)）是基于內(nèi)核對(duì)象kobject實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用于Linux 2.6.35內(nèi)核中。憑借該機(jī)制內(nèi)核通過輸入子系統(tǒng)向用戶空間輸出設(shè)備的各類消息，方便了對(duì)設(shè)備的管理。輸入子系統(tǒng)由系統(tǒng)核心層、驅(qū)動(dòng)層和事件處理層三部分組成。一個(gè)輸入事件如鼠標(biāo)移動(dòng)、鍵盤按鍵按下等操作通過驅(qū)動(dòng)層、系統(tǒng)核心層、事件處理層到達(dá)用戶空間，傳給應(yīng)用程序。

　　這樣在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)只需要考慮驅(qū)動(dòng)層的實(shí)現(xiàn)就可以了，減少了工作量，降低了設(shè)計(jì)難度。另外基于子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高了驅(qū)動(dòng)程序的可移植性和可適應(yīng)性，因?yàn)榛谧酉到y(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)不用考慮向上層報(bào)告輸入設(shè)備的接口沒計(jì)，此工作由輸入子系統(tǒng)來完成，而輸入子系統(tǒng)對(duì)上層的接口具有通用性，可以使驅(qū)動(dòng)程序的使用范圍得到擴(kuò)展。圖2是Linux輸入子系統(tǒng)的框架圖。

　　2 觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　2.1 觸摸屏驅(qū)動(dòng)工作原理

　　本設(shè)計(jì)重在提出觸摸屏驅(qū)動(dòng)的整體設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)流程也適用于其他觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)開發(fā)。此設(shè)計(jì)可以采用SPI總線作為觸摸屏和處理器的接口，硬件連接示意圖如圖3所示。TOUCH SCREEN是電容式觸摸屏，可采用FT5201電容式全屏觸摸芯片，INT是中斷引腳，當(dāng)觸摸屏被觸摸時(shí)，通過INT引腳觸發(fā)中斷處理程序，CPU可采用Intel公司的Atom D510處理器。

　　SPI總線是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，以主從方式工作，有4根線分別是SDI（數(shù)據(jù)輸入）、SDO（數(shù)據(jù)輸出）、CLK（時(shí)鐘）、 CS（片選）。SPI總線為了與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其輸出串行同步時(shí)鐘相位和極性可以根據(jù)外設(shè)工作要求進(jìn)行配置。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣;如果CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒有重大的影響，如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平;如果 CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。

　　2.2 驅(qū)動(dòng)程序軟件設(shè)計(jì)

　　依托Linux輸入子系統(tǒng)架構(gòu)，驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)需要完成以下工作。

　　（1）分配、注冊(cè)、注銷input設(shè)備

　　各個(gè)接口函數(shù)如下：

　　◆分配函數(shù)為struct input_dev*input_allocate_device（void）;

　　◆注冊(cè)函數(shù)為int input_register_device（struct input_dev*devr）;

　　◆注銷函數(shù)為void input_unregister_device（struct input_dev*dev）。

　　（2）設(shè)置input設(shè)備支持的事件類型

　　通過set_bit（）告訴所支持的事件類型，觸摸屏的事件類型代碼為EV_ABS（0x03）。

　　（3）電容觸摸屏參數(shù)設(shè)置

　　由input_set_abs_params（）函數(shù)完成，代碼如下：

　　input_set_abs_params（input，ABS_X，0，960，0，0）;

　　//屏幕分辨率為960×640

　　Input_set_abs_params（input，ABS_Y，0.640，0，0）;

　　//X坐標(biāo)范圍0～960

　　Input_set_abs_params（input，ABS_MAJOR，0，255，0，0）;

　　//Y坐標(biāo)范圍0～640

　　（4）上報(bào)輸入事件

　　觸摸屏被觸摸感應(yīng)時(shí)，通過input_report_abs（）函數(shù)上報(bào)發(fā)生的事件及坐標(biāo)值。

　　2.3 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的主要函數(shù)

　　（1）void spi_init（）函數(shù)

　　在該函數(shù)中通過spi_register_driver（strcut spi_driver*drv）來注冊(cè)觸摸屏SPI接口。

　　（2）Touch_probe（）函數(shù)

　　在這個(gè)函數(shù)中，會(huì)對(duì)SPI總線的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置，并注冊(cè)open（）和close（）函數(shù)。調(diào)用 input_dev*input_allocate_device（void）進(jìn)行輸入設(shè)備分配;調(diào)用 set_bit（EV_ABS，input_evbit）來設(shè)置觸摸屏事件;調(diào)用input_set_params（）設(shè)置坐標(biāo)范圍及接觸點(diǎn)主軸長度范圍;最后調(diào)用input_register_device（struct input_dev*dev）把觸摸屏注冊(cè)為輸入子系統(tǒng)設(shè)備。

　　（3）觸摸屏中斷注冊(cè)及中斷處理函數(shù)

　　request_irq（TOUCH IRQ，Touch interrupt，0，“touch”，NULL）為中斷函數(shù)注冊(cè)，其中Touch_interrupt是中斷處理函數(shù)。當(dāng)觸摸屏有感應(yīng)時(shí)將拉低INT 引腳，此時(shí)便觸發(fā)中斷處理函數(shù)Touch_interrupt。該中斷函數(shù)調(diào)用intput_report_abs（）將采集到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)上報(bào)給輸入子系統(tǒng)，當(dāng)為單點(diǎn)觸摸時(shí)，上報(bào)該觸點(diǎn);當(dāng)為多點(diǎn)觸摸時(shí)，依次將每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)上報(bào)。這里為了消除抖動(dòng)帶來的誤操作，在中斷處理程序中啟用了一個(gè)定時(shí)器 init_timer（），進(jìn)入中斷后將延時(shí)5 ms，然后才對(duì)數(shù)據(jù)讀取。

　　2.4 數(shù)據(jù)的處理

　　電容式觸摸屏支持多點(diǎn)識(shí)別，所以必須要處理好多點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，為此將采集到的數(shù)據(jù)放到事先分配好的緩存read_data［］中。該緩存存有觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及各個(gè)觸點(diǎn)的坐標(biāo)值，為了保證每一點(diǎn)的準(zhǔn)確性和完整性，需要用內(nèi)核函數(shù)input_mt_sync（）進(jìn)行同步。具體的讀取代碼如下：

　　結(jié)語

　　多點(diǎn)觸控技術(shù)的使用將成為這個(gè)時(shí)代的標(biāo)志。本文基于MecGo平臺(tái)，對(duì)電容屏的原理及驅(qū)動(dòng)開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論，并基于Linux輸入子系統(tǒng)的框架開發(fā)驅(qū)動(dòng)，減少了驅(qū)動(dòng)開發(fā)的工作量，提高了程序的可移植性。在此驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)上，并結(jié)合MeeGo提供的多點(diǎn)觸摸界面框架（MeeGo Touch UI Framework，MTF），就可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控的功能。

　3、紅外線式觸摸屏

　　紅外觸摸屏是利用 X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。

??????? 紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一 對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸 點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。 早期觀念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作等技術(shù)上的局限，因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的 問題，第三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改進(jìn)，但都沒有在關(guān)鍵指標(biāo)或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，紅外觸摸屏不受 電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器 的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護(hù)繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市 場主流。 過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對(duì)管數(shù)目決定，因此分辨率較低，市場上主要國內(nèi)產(chǎn)品為32x32、40X32，另外還有說紅外屏對(duì)光照環(huán)境因素比 較敏感，在光照變化較大時(shí)會(huì)誤判甚至死機(jī)。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn)。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對(duì) 管數(shù)目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達(dá)到了1000X720，至于說紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定，從第二代紅外觸摸屏開始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干 擾這個(gè)弱點(diǎn)。 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品，它實(shí)現(xiàn)了1000720高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識(shí)別，可長時(shí)間在 各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對(duì)用戶定制擴(kuò)充功能，如網(wǎng)絡(luò)控制、聲感應(yīng)、人體接近感應(yīng)、用戶軟件加密保護(hù)、紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差，其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶認(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會(huì)增加太多的成本和影響使用性能，這是其他 的觸摸屏所無法效仿的。

　　基于I2C總線的高分辨率紅外式觸摸屏設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)工作原理

　 　紅外觸摸屏基本原理是光束阻斷技術(shù)，它不需要在原來的顯示器表面覆蓋任何材料，只需在顯示屏幕的四周安放一個(gè)框架。框架兩個(gè)對(duì)邊上，一邊安裝紅外發(fā)光二 極管（LED），另一邊安裝紅外線探測器，在顯示屏幕的表面形成一個(gè)由紅外線組成的柵格。當(dāng)有任何物體進(jìn)入這個(gè)柵格的時(shí)候，就會(huì)阻擋一些光線，光電轉(zhuǎn)換電 路就會(huì)收到變化的信號(hào)，由ADC轉(zhuǎn)換后，MCU將計(jì)算的觸摸位置坐標(biāo)傳遞給操作系統(tǒng)。

　　早期紅外觸摸屏分辨率直接由紅外管對(duì)數(shù)決定，觸摸 分辨率就等于屏的物理分辨率。如果采用模擬信號(hào)處理方式對(duì)接收的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)，對(duì)于接收的信號(hào)，不僅要判斷其是否被阻擋，還要判斷出被阻擋的程度。如 圖1所示，觸摸物的不同位置將導(dǎo)致接收信號(hào)的強(qiáng)度差異，因此，觸摸物的位置與接收的紅外信號(hào)強(qiáng)度有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即使觸摸物移動(dòng)非常小的距離，也會(huì)導(dǎo)致 信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生改變，即利用模擬信號(hào)的處理方式可以得到極高的分辨率。

　　采用模擬信號(hào)處理方式的觸摸屏分辨率主要由紅外管對(duì)數(shù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換精度決定，即觸摸屏分辨率=紅外管對(duì)數(shù)×單對(duì)紅外管能實(shí)現(xiàn)的分辨率。觸摸屏坐標(biāo)由紅外管的物理坐標(biāo)和觸摸點(diǎn)在相應(yīng)管中的坐標(biāo)共同決定。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　該系統(tǒng)主要紅外光信號(hào)發(fā)射電路、光電轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)處理電路組成。結(jié)構(gòu)組成框圖如圖2所示。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　紅外發(fā)射信號(hào)電路設(shè)計(jì)

　　紅外信號(hào)發(fā)射電路主要由MAX6966構(gòu)成，MAX6966是10端口、恒流LED驅(qū)動(dòng)器，能驅(qū)動(dòng)多支紅外發(fā)光管，且管子發(fā)光強(qiáng)度一致性很好。MAX6966串口外設(shè)可為微處理器提供10個(gè)額定電壓為7V的I/O端口。

　 　如圖3所示，MAX6966/MAX6967為通用輸入/輸出（GPIO）外設(shè)，可提供P0～P9共10個(gè)I/O端口，通過高速SPI兼容串口控制。這 10個(gè)I/O端口可配置為邏輯輸入、開漏邏輯輸出和恒流吸人的任意組合，無論作為邏輯輸入、開漏邏輯輸出，還是恒流吸入，端口都可承受獨(dú)立于 MAX6966或MAX6967電源的7V電壓。配置為恒流吸入的輸出端口，可設(shè)為吸入10mA或20mA的恒流。靜態(tài)端口電流可為靜態(tài)，也可以是占空比 為3/256～254/256的PWM波形，以減小平均電流。

　　端口配置為開漏邏輯輸出時(shí)，其吸入電流能力相對(duì)較弱，但仍能滿足正常邏輯電平輸出的要求。開漏邏輯輸出通常需要上拉電阻連接到適當(dāng)?shù)恼娫矗蕴峁┻壿嫺唠娖絽⒖肌Ｈ躜?qū)動(dòng)能力意味著短路電流較低，即使不慎由配置為邏輯輸出的端口驅(qū)動(dòng)LED，也不會(huì)對(duì)LED造成損壞。

　 　MAX6966應(yīng)用于紅外發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)極大優(yōu)勢是它可以采用兩種方式進(jìn)行多片級(jí)聯(lián)。一種是多CS連接，并聯(lián)DIN、SCLK，并對(duì)每個(gè) MAX6966器件提供單獨(dú)的CS。另一種是將一個(gè)器件的DOUT連到下一個(gè)器件的DIN，并聯(lián)SCI。K和CS，實(shí)現(xiàn)多個(gè)MAX6966的菊花鏈連接。

　　紅外接收處理信號(hào)電路

　 　考慮到紅外觸摸屏的使用環(huán)境和紅外接收管的數(shù)量，紅外信號(hào)接收電路須滿足體積小、接線簡單、探測靈敏度高、信號(hào)穩(wěn)定易于處理等要求。據(jù)此，本文光電轉(zhuǎn)換 電路設(shè)計(jì)如圖4所示。這里，場效應(yīng)管與偏置電阻組成的恒流源為光電三極管提供幾微安至上百微安的電流，調(diào)節(jié)偏置電阻的阻值可改變。Q點(diǎn)表明了電流源兩端的 等效直流電阻和等效交流電阻是兩條不同斜率的直線。可以看出，交流電阻遠(yuǎn)大于直流電阻。利用電流源的直流電阻小、交流電阻大的特點(diǎn)，可將BJT放大管的集 電極負(fù)載改為電流源電路。為保證靜態(tài)電流方向一致，采用N溝道JFET構(gòu)成電流源。將NJFET電流源的伏安特性與BJT輸出特性繪在一起，可得圖5。

　 　由圖5可見，過BJT工作點(diǎn)Q的直流負(fù)載線斜率由NJFET電流源的等效直流電阻決定，交流負(fù)載線的斜率由NJFET電流源的等效交流電阻決定。由于電 流源的交流電阻遠(yuǎn)大于直流電阻，所以電壓增益大大提高。這種放大電路稱為有源負(fù)載放大器。輸出脈沖電壓信號(hào)經(jīng)過隔直電容后，濾除外界紅外光帶來的直流分 量，經(jīng)ADS7830轉(zhuǎn)換后送入MCU處理。

　　ADS7830是采用I2C接口的8位、8通道采樣ADC，支持三種I2C數(shù)據(jù)傳輸模式。該芯片I2C總線占用的空間非常小，需要的MCU接口少，易于設(shè)計(jì)。ADS7830接口及外圍連接電路如圖6所示。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)MCU的I2C總線模擬，以及MCU與ADS7830間I2C總線數(shù)據(jù)的傳送。

　　CPU發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和控制量兩部分。地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類。控制量決定該調(diào)整的類別，如對(duì)比度、亮度，以及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立，互不相關(guān)。

　 　系統(tǒng)統(tǒng)主程序流程圖如圖7所示。當(dāng)MCU要讀取ADS7830數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送讀地址字節(jié)，若ADS7830發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，則應(yīng)答信號(hào)之后為MCU接收的 8位數(shù)據(jù)為D7～D0。接收結(jié)束后，MCU向被控器ADS7830發(fā)送一位非應(yīng)答信號(hào)N（保持SDA位為高電平），然后MCU發(fā)送結(jié)束信號(hào)P。

　　結(jié)語

　 　本文介紹了基于I2C總線的高分辨率紅外觸摸屏的軟硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定。試驗(yàn)測試中有微小誤差和遮擋距離L只測到 4.5mm，其主要原因是輸出電壓下降到100mV以下時(shí)，受外界光干擾及儀器精度的影響，示波器輸出圖像不穩(wěn)定。采用ADS7830后其轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)精度可 大大提高，同時(shí)可以考慮對(duì)多次轉(zhuǎn)換值計(jì)算平均值，以減小坐標(biāo)的不穩(wěn)定。

　　4、表面聲波觸摸屏

　　4.1 表面聲波

　　表面聲波，超聲波的一種，在介質(zhì)（例如玻璃或金屬等剛性材料）表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過楔形三角基座（根據(jù)表面波的波長嚴(yán)格設(shè)計(jì)），可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來在無損探傷、造影和退波器方向上應(yīng)用發(fā)展很快，表面聲波相關(guān)的理論研究、半導(dǎo)體材料、聲導(dǎo)材料、檢測技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

　　4.2 表面聲波觸摸屏工作原理

　　以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例： 發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。 當(dāng)發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能器，走最右邊的最早到達(dá)，走最左邊的最晚到達(dá)，早到達(dá)的和晚到達(dá)的這些聲波能量疊加成一個(gè)較寬的波形信號(hào)，不難看出，接收信號(hào)集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長短不同路徑回歸的聲波能量，它們?cè)赮軸走過的路程是相同的，但在X軸上，最遠(yuǎn)的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個(gè)波形信號(hào)的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標(biāo)。 發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)波形 在沒有觸摸的時(shí)候，接收信號(hào)的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口。 接收波形對(duì)應(yīng)手指擋住部位信號(hào)衰減了一個(gè)缺口，計(jì)算缺口位置即得觸摸坐標(biāo) 控制器分析到接收信號(hào)的衰減并由缺口的位置判定X坐標(biāo)。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點(diǎn)的Y坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、Y坐標(biāo)外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸Z軸坐標(biāo)，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號(hào)衰減處的衰減量計(jì)算得到。三軸一旦確定，控制器就把它們傳給主機(jī)。

　　4.3表面聲波觸摸屏特點(diǎn)

　　清晰度較高，透光率好。高度耐久，抗刮傷性良好（相對(duì)于電阻、電容等有表面度膜）。反應(yīng)靈敏。不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率高，壽命長（維護(hù)良好情況下5000萬次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒有漂移，只需安裝時(shí)一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應(yīng)，目前在公共場所使用較多。 表面聲波屏需要經(jīng)常維護(hù)，因?yàn)榛覊m，油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面，都會(huì)阻塞觸摸屏表面的導(dǎo)波槽，使波不能正常發(fā)射，或使波形改變而控制器無法正常識(shí)別，從而影響觸摸屏的正常使用，用戶需嚴(yán)格注意環(huán)境衛(wèi)生。必須經(jīng)常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔，并定期作一次全面徹底擦除。

　　表面聲波屏

　　聲波屏的三個(gè)角分別粘貼著X，Y方向的發(fā)射和接收聲波的換能器（換能器：由特殊陶瓷材料制成的，分為發(fā)射換能器和接收換能器。是把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能變?yōu)殡娦盘?hào)。），四個(gè)邊刻著反射表面超聲波的反射條紋。當(dāng)手指或軟性物體觸摸屏幕，部分聲波能量被吸收，于是改變了接收信號(hào)，經(jīng)過控制器的處理得到觸摸的X，Y坐標(biāo)。

　　四線電阻屏

　　四線電阻屏在表面保護(hù)涂層和基層之間覆著兩層透明電導(dǎo)層ITO（ITO：氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到1800個(gè)埃（埃=10-10米）以下時(shí)會(huì)突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時(shí)透光率又上升。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。），兩層分別對(duì)應(yīng)X，Y軸，它門之間用細(xì)微透明絕緣顆粒絕緣，當(dāng)觸摸時(shí)產(chǎn)生的壓力使兩導(dǎo)電層接通，由于電阻值的變化而得到觸摸的X，Y坐標(biāo)。

　　五線電阻屏

　　五線電阻屏的基層之上覆有把X，Y兩方向的電壓場加在同一層的透明電導(dǎo)層ITO，最外層鎳金導(dǎo)電層（鎳金導(dǎo)電層：五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命。）只用來作純導(dǎo)體，當(dāng)觸摸時(shí)，用分時(shí)檢測接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。內(nèi)層ITO需四條引線，外層一條，共5根引線。

　　電容屏

　　電容屏表面涂有透明電導(dǎo)層ITO，電壓連接到四角，微小直流電散部在屏表面，形成均勻之電場，用手觸屏?xí)r，人體作為耦合電容一極，電流從屏四角匯集形成耦合電容另一極，通過控制器計(jì)算電流傳到碰觸位置的相對(duì)距離得到觸摸的坐標(biāo) 。

　　紅外屏

　　紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。

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