觸摸屏是成熟的技術(shù)，基本、也是常用的是4/5線電阻觸摸屏。很多標(biāo)準(zhǔn)屏支持多種尺寸，可以選擇多種解碼模擬解決方案。電阻觸摸屏支持多種輸入方法，比如手指、觸摸筆、手套和指甲等等。電容觸摸屏比較適合手指的輸入，不太適合指甲、觸摸筆和手套的輸入。電容屏幕主要的優(yōu)勢(shì)是表面耐用性，成熟的電阻和電容觸摸屏限于單點(diǎn)觸摸。iTouch等產(chǎn)品則采用了多點(diǎn)觸摸技術(shù)，多點(diǎn)觸摸增加了人機(jī)接口，并增加了兩路以上的同時(shí)輸入或者觸摸點(diǎn)。靜態(tài)輸入觸摸的例子有鍵盤或者游戲手柄上的Shift鍵和Control、Alt、Delete功能鍵等，它們都有多路獨(dú)立的控制；動(dòng)態(tài)輸入的例子有手勢(shì)、命令、旋轉(zhuǎn)動(dòng)作或者收縮、擴(kuò)大等等。使用過多點(diǎn)觸摸技術(shù)以后，傳統(tǒng)的觸摸技術(shù)就顯得太簡(jiǎn)單了。

多點(diǎn)觸摸解碼

任何多點(diǎn)觸摸解決方案都從觸摸屏開始。文中的例子使用NKKSwitch的數(shù)字SmartTouch，型號(hào)為FTAS225-5.7A-N。

FTAS225-5.7A-N采用了5.7“疊層屏幕，15行×15列，觸點(diǎn)分辨率為5mm×7mm。屏幕疊層實(shí)際上是15×15的開關(guān)矩陣。數(shù)字電阻屏疊層使用水平和垂直的銥錫氧化物（ITO）走線。走線之間是分開的，觸摸時(shí)會(huì)使兩層短路。

垂直寄存器在每一列為每一行進(jìn)行采樣，水平寄存器組成了移位寄存器，陣列每次都被驅(qū)動(dòng)為低電平。波形顯示了沒有觸摸時(shí)屏幕是怎樣解碼的。當(dāng)屏幕上沒有點(diǎn)被觸摸時(shí)，行探測(cè)信號(hào)保持高電平。當(dāng)屏幕上第2行第2列被觸摸時(shí)，導(dǎo)致第二行在C2采樣期間被拉低。每次掃描顯示屏時(shí)，I2C模塊向處理器發(fā)送8字節(jié)數(shù)據(jù)。

多點(diǎn)觸摸解碼是怎樣工作的呢？波形顯示了三個(gè)觸點(diǎn)。圖中的手指符號(hào)表示每一個(gè)觸點(diǎn)是怎樣映射到行列采樣信號(hào)的。三個(gè)觸點(diǎn)導(dǎo)致掃描期間出現(xiàn)3個(gè)低電平脈沖。在某些3手指觸摸條件下，簡(jiǎn)單解碼器會(huì)錯(cuò)誤地出現(xiàn)混疊信號(hào)，而后者是不正確的觸點(diǎn)解碼。3個(gè)觸點(diǎn)必須呈三角形，其中兩個(gè)點(diǎn)共享一行，兩個(gè)點(diǎn)共享一列。圖中的紅圈畫線顯示了混疊信號(hào)解碼脈沖。

改進(jìn)后的解碼器電路可以減小甚至消除混疊信號(hào)。首先，我們要做的是時(shí)鐘速率提高，通常將時(shí)鐘速率提高10-100倍。，I2C時(shí)鐘從100kHz提高到4MHz。增加了同步移位和采樣使能信號(hào)（綠色）。 SFT是移位使能信號(hào)，SEN是采樣時(shí)能信號(hào)。加入了時(shí)序控制模塊，支持SFT至SEN延時(shí)調(diào)整（紅色），支持移位使能信號(hào)對(duì)使能延時(shí)調(diào)整進(jìn)行采樣。

電路是怎樣去掉混疊信號(hào)的呢？在實(shí)際系統(tǒng)中并沒有調(diào)整時(shí)序，時(shí)鐘更快一些。RA到RE詳細(xì)顯示了產(chǎn)生混疊信號(hào)的觸摸屏通路，包括ITO走線阻抗、I到RE。I到RE詳細(xì)闡述了產(chǎn)生混疊信號(hào)的觸摸屏通路。如左下部的箭頭所示，通過改進(jìn)采樣使能信號(hào)，可以消除混疊信號(hào)。詳細(xì)顯示了延時(shí)和時(shí)序變化。時(shí)鐘頻率還是比實(shí)際例子慢，以方便理解該圖。第0列和第5列的采樣時(shí)序不同，以消除混疊信號(hào)。雖然C5 SEN信號(hào)比C0 SEN信號(hào)滯后，但還是比初設(shè)計(jì)短得多。設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)是根據(jù)觸摸屏和PCB特性，使每一列和每一行的采樣時(shí)序足夠長(zhǎng)，能夠正確采樣真正的觸摸；同時(shí)采樣時(shí)序還要足夠短，從而可以忽略混疊信號(hào)。

改進(jìn)后的電路減小了混疊信號(hào)（2）

改進(jìn)后的電路減小了混疊信號(hào)（3）

參考設(shè)計(jì)電路板非常簡(jiǎn)單。只需將MAX II器件直接連接至觸摸屏的30個(gè)引腳，以及15×15 LED陣列。還有連接線J1，以及SPI或者I2C連接用的擴(kuò)展插頭J3。相對(duì)于I2C接口，LED陣列更容易進(jìn)行交互式演示。

MAX II電路結(jié)構(gòu)圖。它包括移位寄存器，含有來(lái)自時(shí)序控制模塊的移位控制信號(hào)。

MAX II電路結(jié)構(gòu)圖

時(shí)序控制模塊有4個(gè)狀態(tài)，顯示在左下角?！睆?fù)位“驅(qū)動(dòng)所有引腳為高電平，建立時(shí)間為16個(gè)時(shí)鐘周期。”移位“將列掃描移到左側(cè)?！钡却笆菑囊莆坏讲蓸拥目删幊萄訒r(shí)。JTAG8模塊控制延時(shí)，是從JTAG電纜的8位數(shù)值，控制來(lái)自Quartus源探測(cè)編輯器窗口。它還對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采樣，以便在Quartus中實(shí)時(shí)讀取。

MAX II是可編程邏輯器件，很容易采用的Quartus II設(shè)計(jì)工具對(duì)其進(jìn)行定制，滿足使用者的應(yīng)用需求。同時(shí)，MAX II CPLD具有以下特性，非常適合數(shù)字電阻觸摸屏解碼：大量的I/O引腳，其中超低功耗MAX IIZ系列含有160個(gè)I/O，MAX II系列含有272個(gè)I/O，很少有處理器提供足夠的I/O來(lái)解碼數(shù)字電阻觸摸屏；所有MAX II器件都有內(nèi)部振蕩器和可編程內(nèi)部I/O上拉電阻；MAX II器件支持在系統(tǒng)可編程，這樣可以先設(shè)計(jì)印刷電路板，然后再調(diào)整時(shí)序。