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作者：Eric Siegel，德州儀器 (TI) 觸摸屏控制器業務開發經理 引言 電阻式觸摸屏有過其鼎盛時期，但不可否認它們已日薄西山。很明顯，它更加適合于低成本的設計。使用這些設計的用戶必須戴手套，例如：在醫療、工業和軍事環境下。然而，電容式觸摸屏卻獲得了普遍的使用，今天市場上銷售的主流智能手機和平板電腦都使用了電容式觸摸屏。 電阻式與電容式觸摸屏比較 電阻式和電容式觸摸屏都使用氧化銦錫（ITO）傳感器，但使用方式卻截然不同。電阻式觸摸屏利用人體觸摸的機械作用力來連接ITO的兩個柔性層（圖1a），而電容式觸摸屏控制利用的是：基本上而言，人本身就是移動的電容器。觸摸ITO時，會改變系統可感知的電容水平（圖1b）。 
圖1 觸摸屏設計比較 電容式觸摸屏受到消費者的青睞，主要有兩個原因： 1、 電容式觸摸屏使用兩層TIO，有時使用一層。它利用一個與棋盤格類似的有紋理傳感器（圖2），因此它可以使用一個整片覆蓋在LCD上，從而帶來更加清楚透亮的屏幕。 2、 由于電容式觸摸屏控制使用電解電容方法實現檢測，安全玻璃層可放置于頂層來實現密封，這與電阻屏的聚氨酯柔性層不同。它還給用戶帶來一種更加耐用的設計。
圖2 TIO行與列重疊形成一個完整的傳感器片 電容式觸摸屏設計考慮 電容式觸摸屏的設計人員面對三大主要問題：功耗、噪聲控制與手勢識別。本文后面部分將為你逐一講解。 功耗 今天的電池供電型設備如此之多，功耗是我們需要考慮的關鍵系統問題之一。諸如 TI 的TSC3060等器件，便是按照低功耗要求設計的。在標準工作條件下，它的功耗小于60mA。在對觸摸行為進行檢測時，它的功耗更可低至11 µA。在相同工作狀態下，它比其競爭者至少低了一個數量級。 市場上的許多解決方案一開始都是設計為微控制器，然后再逐漸發展為電容式觸摸屏控制器。一開始就設計為電容式觸摸屏控制器的器件，沒有會消耗額外電流和時鐘周期的多余硬件。大多數系統都已有一個主中央處理器，其可以是數字信號處理器、微處理器或者微控制器單元（MCU）。因此，為什么要給一個已經經過精密調整的系統再增加一個引擎呢？TSC3060為一種沒有微控制器的專門設計。 噪聲控制 如果控制器無法區分實際觸摸和潛在干擾源，則更不用提實現超長的電池使用時間。觸摸屏的主要噪聲源通常來自LCD，其最終取決于質量和成本之間的折中權衡。AC公共接地LCD通常更便宜，但噪聲水平更高。DC公共接地LCD擁有DC屏蔽，可以降低噪聲，但會增加成本。 可以幫助降低ITO傳感器以及觸摸屏控制器可感知噪聲數量的一種典型方法是，在LCD和ITO之間保持一定的空氣間隙。這樣可在兩者之間留出一定的間距，從而減少相互干擾。處理噪聲的另一種方法是使用濾波器。例如，TSC3060包含了一套可編程混合信號濾波器，可用于降低噪聲。這些濾波器通過一個集成MCU安裝到硬件中。這意味著，它們就近完成任務的速度要比使用軟件的濾波器快。對實際觸摸坐標的快速響應，還可降低總系統資源消耗。 手勢識別 最后一個設計問題是手勢識別。手勢不一定是大幅度、復雜的揮舞。手勢可以是簡單的一次手指滑動。系統主機MCU可以輕松地識別出一些簡單的手勢，例如：捏、拉、縮放、旋轉以及雙擊和三連擊等，并可進行“內部”處理。增加一個專用引擎，可能可以降低一點點系統MCU帶寬處理負荷，但卻會增加功耗。另外，專用引擎用于完成手勢識別的專有算法，設計人員無法看到。TSC3060等器件把這種工作都推給系統中已有的主處理器，讓廣大設計人員可以自由地開發自己的免版稅算法。 結論 本文對電阻式和電容式觸摸屏控制器的功能和優點進行了比較，并解釋了后者越來越流行的原因。文章還為讀者介紹了設計觸摸屏控制器時需注意的三個主要考慮事項，即功耗、噪聲控制與手勢識別，并給出了一些可能的解決方案。 相關網站 了解TI全線TouchPath™產品，請訪問：www.ti.com/touch-aaj 觸摸系統相關設計問題，請訪問：www.ti.com/touchforum-aaj 訂閱《模擬應用雜志》，請訪問：www.ti.com/subscribe-aaj |
