千家智客 | 触摸屏技术的实现原理,技术干货

_本文原题:技术干货|触摸屏技术的实现原理
在过去的20年中 , 触摸屏技术(无论电阻式或电容式)一直占据着界面市场的主导地位 。 是什么让它们发挥作用呢?一个主要因素是触摸屏控制器 。
尽管触摸屏才问世近二十年 , 但它已经改变了用户与硬件交互的方式 。 它的主要优点之一是允许设计人员创建完全自定义的GUI , 否则将花费大量的自定义硬件 。 但是 , 触摸屏只需要更新固件即可显示新的图像选项 。
尽管触摸屏本身可能很昂贵 , 但它是一项理想的技术 , 因为它可以集成到几乎所有项目中 , 并且一旦安装 , 它就可以接受对其操作的更改 。 因此 , 触摸屏已成为主要的交互界面介质 , 已在智能手机、平板电脑、汽车甚至销售系统中实现广泛应用 。
我们可以用来了解触摸屏技术的一个示例是Microchip最新发布的触摸屏控制器maXTouch产品组合 。
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MXT288UD触摸控制器系列Image(modified)usedcourtesyofMicrochip
据说 , 该产品组合将带给工程师业界最小的汽车级触摸屏控制器 。 触摸屏技术到底如何工作?以及来自Microchip的触摸屏控制器如何发挥作用?
触摸屏技术
CypressPerform称 , 触摸屏技术的类型多种多样 , 但最常见的两种 , 即电阻或电容触摸屏 。
电阻式触摸屏
电阻式触摸屏使用由气隙分隔的两层 , 每层都有成排的电极 。
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电阻式触摸屏结构的外观ImageusedcourtesyofTexasInstruments
将这两行设置为彼此垂直 , 并且当将屏幕推到特定位置时 , 顶层的电极将被推动并与第二层上的电极接触 。 从那里 , 简单的解码器可以确定推送的位置 。
【千家智客 | 触摸屏技术的实现原理,技术干货】电容式触摸屏
第二种技术类型是电容式触摸屏 , 它本身分为两种主要类型:表面式和投射式 。
表面电容式触摸屏使用单个绝缘层 , 其背面涂有导电材料 。 屏幕的每个角都连接到传感器 , 并且当手指接触绝缘层的顶侧时 , 它会触发屏幕上的电容变化 。 四个侧面均进行电容测量 , 这四个传感器的组合提供位置读数 。
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电阻屏(左)和电容屏(右)堆叠层ImageusedcourtesyofCypressPerform
在投射电容式触摸屏中 , 绝缘层或者具有蚀刻到背面的导电网格图案 , 或者具有两个单独的层 , 每个层具有彼此叠置的电极行 。 当导电物体(例如手指)与顶部绝缘层接触时 , 两个导电层之间的电容会发生变化 , 这可以用来确定触摸的位置 。
但是 , 投射电容比表面电容触摸屏具有优势 , 因为它能够同时记录多个触摸 。 这允许进行复杂的手势 , 例如缩放、平移和滑动 。 有关电容式触摸屏技术的更多信息 , 请查看RobertKeim关于实现电容式触摸感应的电路和技术的技术文章:circuitsandtechniquesforimplementingcapacitivetouchsensing 。
电阻技术比电容系统便宜 , 但是由于其分辨率低和对硬屏幕压力的要求 , 电容系统现在是主要技术 。
触摸屏控制器
触摸屏本身只是解决方案的一半 。 触摸屏控制器的重要性也不可低估 。
尽管用户可以使用简单的数字输出更轻松地与电阻式屏幕进行交互 , 但电容式屏幕需要特殊的充电/放电周期才能确定屏幕上每个位置的电容 。 当触摸屏具有多点触摸功能时 , 这就变得更加复杂 , 并且控制器需要能够识别这些不同的触摸 。
对于处理器来说 , 处理触摸事件可能是一项复杂的任务 , 这就是为什么许多触摸屏控制器还实现按键的原因 。 按键是屏幕上的特定区域 , 按下该按钮后 , 控制器将向主机系统发送一条消息 , 指示已按下“虚拟按钮” 。