一种自适应电阻式触摸屏控制器的设计

摘要：提出一种电阻式触摸屏控制器的设计方案。针对电阻式触摸屏x，y向总电阻存在型号差异和个体差异的特点，为了避免传统测量方法中人工确定触模屏阻值参数的问题，提出一种x，y向总电阻的测量方法。该方法通过软硬件的配合，自动测量触摸屏x，y向总电阻，实现针对不同型号或个体触摸屏的自适应压力电阻计算。该方法适用于已封装好的电子产品，可避免产品组装前对触摸屏的测试工作，有效地节约产品的开发成本和生产时间。
关键词：电阻式触模屏；自适应；电阻测量；压力电阻

0 引言
触摸屏是电子产品中常用的一种输入设备，通常与液晶屏搭配使用，用来取代传统的键盘输入，广泛应用于电子产品与工业控制中。触摸屏通常附着在液晶显示屏表面，通过微处理器对触摸屏的控制，实现触摸屏对液晶屏图像界面的直接操作。电阻式触摸屏由于成本低，无专利技术的原因，是嵌入式设备应用最为广泛的一种触摸屏。本文提出一种电阻式触摸屏控制器的设计方法，为业界主流低端手机基带芯片MTK6223D提供触摸屏控制的功能扩展；同时针对电阻式触摸屏x，y方向总电阻测量的问题，提出一种自适应的触摸屏x，y向电阻测量方法，既提高压力电阻的计算精度，又可避免人工测量电阻式触摸屏的电阻参数，有效节约手机开发成本和生产时间。

1 电阻式触摸屏结构
电阻式触摸屏根据引出信号线的数量，可以划分为4线、5线、6线、7线、8线等类型，其中以4线电阻式触摸屏最为常见，结构最为典型。本文讨论的电阻式触摸屏，均指四线结构电阻式触摸屏。
1．1 基本结构
电阻式触摸屏在玻璃或丙烯酸基板上覆盖有两层透平、均匀导电的ITO层，分别作为X电极和Y电极，它们之间由均匀排列的透明格点分开绝缘。其中下层的ITO与玻璃基板附着，上层的ITO附着在PET薄膜上。X电极和Y电极的正负端由“导电条”分别从两端引出，且X电极和Y电极导电条的位置相互垂直。引出端X-，X+，Y-，Y+一共4条线，这也是4线电阻式触摸屏名称的由来。当有物体接触触摸屏表面并施以一定的压力时，上层的ITO导电层发生形变与下层ITO发生接触，进而2个导电层间在该位置的电压和电阻发生变化。控制器检测电压变化后，在x和y 2个方向上产生信号，读取触点位置在x，y方向上的电压值后，同该x，y方向上的参考电压进行比较，计算出触点的坐标。这是电阻式触摸屏的基本工作原理。
1．2 坐标的估算
计算电阻式触摸屏触点的x，y坐标分为如下两步(见图1)：
(1)计算y坐标，在Y+电极施加驱动电压Vref，Y-电极接地，X+作为引出端测量得到接触点的电压，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vref电压之比等于触点y坐标与屏高度之比。
(2)计算x坐标，在X+电极施加驱动电压Vref，X-电极接地，Y+作为引出端测量得到接触点的电压，由于ITO层均匀导电，触点电压与Vref电压之比等于触点x坐标与屏宽度之比。测得的电压通常由ADC转化为数字信号，再进行简单处理就可以作为坐标值，判断触点的实际位置。

2 触摸屏控制器的设计
本文采用的触摸屏控制系统由基带芯片MFK6223D、触摸屏控制器和触摸屏3部分组成，如图2所示。MTK6223D是联发科技(MTK)的一款低端GPRS／GSM基带芯片，该芯片将ARM7控制模块、DSP模块、射频模块和电源管理等集成到一起，采用Nucleus Plus操作系统，是目前业界一款主流的低端手机基带芯片。但是MTK6223D没有提供对触摸屏的支持，为进一步强化手机的功能，MTK6223D需要搭配触摸屏控制器芯片，实现功能更为强大的手机设计。本文提出的触摸屏控制器主要实现对触摸屏信号的模／数转换，坐标值计算，压力电阻阻值计算和抬笔落笔中断判断4项功能，并通过AMBA总线向手机基带芯片上传数据。