一种自适应电阻式触摸屏控制器的设计

2．2 压力电阻阻值的计算与分析
触摸屏控制器除了向操作系统提供触点x，y方向坐标外，另一项功能是向系统报告抬笔中断和落笔中断。在电阻式触摸屏结构中，触摸屏的抬笔中断或落笔中断，是通过判断压力电阻阻值的变化产生的。
压力值反映了触摸屏2层导电薄膜之间电阻值RTouch的变化，压力越大，RTouch就越小，压力越小，RTouch就越大。计算压力值，实际上就是计算触点位置的RTouch。通过对触点压力的计算，系统可以判断挤压动作是抬笔动作还是落笔动作。电阻式触摸屏压力计算的基本原理分三步，如图7所示。
(1)X-接地，X+接电源，Y+接ADC得到触点的X坐标；
(2)X-接地，Y+接电源，X+接ADC得到Z1点的位置Z1；
(3)X-接地，Y+接电源，Y-接ADC得到Z2点的位置Z2。
然后，结合xy方向的总电阻值就可以求出：

计算出压力电阻RTouch后，需要同阈值电阻RTup，RTdown(RTdownRTup)进行比较，如果RTouch小于RTdown，则认为触摸屏产生落笔动作，如果RTouch大于RTup，则认为产生抬笔动作。如果RTdown阈值设得太小，则需使用很大力量才能触发落笔动作，这样会让使用者产生写字费力的感觉，同时过度用力挤压触摸屏也会减少触摸屏寿命，破坏触摸屏物理结构；如果RTup设的过大，会在画线过程中产生频繁抬笔动作，则会让使用者产生写字不连续，无法划出连续直线的现象。
2．3 自适应的电阻测量方法
由于市场上触摸屏品牌众多，各厂家的触摸屏参数存在差异，所以触摸屏x，y方向总电阻RREF会随着触摸屏型号的不同发生变动。对于同一型号触摸屏，由于制作工艺的问题，RREF也会出现上下浮动。在触摸屏的压力电阻计算中，RREF是一项主要的计算参数，因此在实际的电子产品开发中，针对不同触摸屏，测量并修正触摸屏x，y方向的总电阻RREF是一项十分重要的工作。但是在产品成型之前，如果对每一个触摸屏个体进行单独的RREF测量和记录是一项耗时并且浪费成本的工作。目前业界通用的做法是每种型号的触摸屏采用统一的参数，并不对每个触摸屏进行单独的测量。
针对上述问题，为了更加精确地计算压力电阻，笔者提出了一种计算电阻式触摸屏RRE的方法。该方法只需要对已封装在产品中的触摸屏进行简单的点击测试，然后结合软件算法，即可计算出触摸屏的RREF。另外，由于该方法和触摸屏校正采用的点击方式非常相似，因此该测量过程可以和触摸屏校正同步完成。所以，该方法可以在没有消耗时间和成本的前提下，完成对触摸屏个体的RREF计算与修正，同时具备较好的测量精度。为便于讨论，下面仅讨论x方向RREF的测算，y方向同理。其基本步骤如下：
(1)在差分模式下，点击触摸屏任意一条对角线方向的2个顶角A和B，获取触摸屏有效面积内x方向上电压量化值Xmin_d，Xmax_d(量化值为1～256的区间)。在差分模式下，触点电压量化值是触点处电阻同触摸屏总电阻的量化值比值，如图8所示可得到以下关系。

(2)点击触摸屏任意一条对角线方向的2个顶角A和B，获取单端模式下触摸屏有效面积内x方向上电压极值的量化值Xmin_s、Xmax_s(量化值为1～256的区间)。不同于差分模式，单端模式引入了A／D转换电路中MOS场效应管开关。对于芯片厂商而言，MOS场效应管参数和其电压参数都是已知的。故在这种情况下，触点电压量化值是触点处电阻同触摸屏总电阻与MOS管电阻之和的比值。如图9所示可得到以下关系。