电容式触摸屏的通讯接口设计方案

【Word版本下载可任意编辑】电容式触摸屏的通讯接口设计方案随着手机、PDA等便携式电子产品的普及，人们需要更小的产品尺寸和更大的LCD显示屏。受到整机重量和机械设计的限制，人机输入接口开始由传统的机械按键向电阻式触摸屏过渡。20**年iPhone面世并取得了巨大成功，它采用的电容式触摸屏提供了更高的透光性和新颖的多点触摸功能，开始成为便携式产品的新热点，并显现出成为主流输入接口方式的趋势。

一、CypressTrueTouch?电容触摸屏方案介绍

CypressPSoC技术将可编程模拟/数字资源集成在单颗芯片上，为感应电容式触摸屏提供了TrueTouch?解决方案，它涵盖了从单点触摸、多点触摸识别手势到多点触摸识别位置的全部领域。配合高效灵活的PSoCDesigner5.0开发环境，CypressTrueTouch?方案正在业界获得广泛的应用。

图1是CypressTrueTouch?方案中经常使用的轴坐标式感应单元矩阵的图形，类似于触摸板，将独立的ITO感应单元串联在一起可以组成Y轴或X轴的一个感应单元，行感应单元组成Y轴，列感应单元组成X轴，行和列在分开的不同层上。多点触摸识别位置方法是基于互电容的触摸检测方法（行单元上加驱动激励信号，列单元上开展感应，有别于激励和感应的是同一感应单元的自电容方式），可以应用于任何触摸手势的检测，包括识别双手的10个手指同时触摸的位置（图2）。它通过互电容检测的方式可以完全消除“鬼点”，当有多个触摸点时，仅当某个触摸点所在的行感应单元被驱动，列感应单元被检测时，才会有电容变化检测值，这样就可以检测出多个行/列交*处触摸点的位置。

图1轴坐标式感应单元矩阵的图形

图2CypressTrueTouch多点触摸识别位置

方案同时显示了5个手指触摸点的位置。

图3显示了CypressTrueTouch?方案的不同应用领域，包括触摸按键，图像的两手指手势操作，以及同时识别多点触摸位置和控制多个目标。

图3CypressTrueTouch?电容触摸屏方案

二、CypressTrueTouch?电容触摸屏的通讯接口

CypressTrueTouch?电容触摸屏主要通过TX/I2C/SPI/USB与主机实现物理通信，TrueTouch?芯片可以直接一些基本手势（如两点触摸的平移/缩放/旋转），也可以提供专用的API给用户，用户端获得多点坐标后通过API运算识别更多的或者自定义的手势。API使用标准C语言编写，可以运行在51/ARM等多个平台，这大大简化了用户端软件开发的工作量。

1.TX通信接口

CypressDesigner5.0提供了TX8SW用户模块，可以实现7/8位RS-232格式的软件串行接口，支持115200，57600，38400，19200，9600，4800，2400，and1200bps的传输速度。用户可以在代码中设定相应的I/O口，波特率，极性和停止位数。TX8SW接口不占用PSoC的数字/模拟模块资源，提供了从PSoC到主机的单向通信连接。

2.I2C通信接口

CypressDesigner5.0提供了多个I2C通信的用户模块，包括I2CHW（允许多主机通信，可以设定为主机或从机，支持7位/10位寻址模式），EzI2Cs（工作为从机模式，占用ROM/RAM资源少），I2Cm（工作为主机模式）和I2Cs（工作为从机模式）。这几种I2C模块都与Philips的工业标准I2C总线接口兼容，而且不占用PSoC的数字/模拟模块资源，提供了从PSoC到主机的100kbps/400kbps速率双向通信连接。

PSoC与主机I2C通信时，通常是对所有的行/列感应单元触摸检测完成后，通过一个GPIO中断给主机，主机响应中断并读出所需的数据。以下方法可以确保主机读出数据的完整性：

While（1）｛

TSX_ScanAllSensors（）;//TSX是Cypress互电容检测方式用户模块

TSX_UpdateAllBaselines（）;//更新感应单元Baseline

TSX_GetCentroids（）;//获得多点的位置

TSX_ReportINTwithOverTIme（）;//向主机中断，有超时控制

//检测EzI2Cs用户模块的RAM读/写计数器，等待直到主机读出全部数据

while（EzI2Cs_bRAM_RWcntr！=sizeof（I2Cregs））｛｝;

…;//运行其它用户代码

｝

主机对I2CStructure特定字节写入预定义数据后，可以通知PSoC进入待机模式（定期工作模式+定期休眠模式）或完全休眠模式。PSoC在待机模式下主机可以进入休眠，PSoC通过SleepTImer定期唤醒自己进入定期工作模式，检测部分感应单元（如仅扫描行单元）来获知是否有用户激活事件。如果有激活事件就通过中断唤醒主机并进入PSoC工作模式；没有就再次休眠并定期唤醒自己以降低功耗，实际的电流功耗是工作模式和休眠模式以时间加权的平均值，例如：一秒内唤醒PSoC4次进入工作模式检测，每次检测16ms@3.2mA，其它时间进入休眠模式@3uA，实际的电流功耗=（16ms＊4＊3.2mA+（1000ms–16ms＊4）＊3uA）/1000ms～=0.208mA。

PSoCSleepmode下将关闭Analog/DigitalUM，使所有GPIO不形成电流通路，使能I2C通信引脚的外部中断唤醒，然后进入Sleepmode，主机随后可以调用I2C读或写事件来唤醒PSoC。

3.SPI通信接口

CypressDesigner5.0提供了SPIM（设定为主机模式），和SPIS（设定为从机模式）UM。它们使用TxBuffer/RxBuffer，Control/Shift存放器和Digital通信模块，实现了8bit全双工同步通讯。用户可以选择SCLK（由SPI主机产生来设定通信bps）频率和极性，LSBFirst等属性以支持SPImode0，1，2和3（见表1）。

表1SPI模式选择

电容式触摸屏的通讯接口设计方案

4.USB通信接口

CypressDesigner5.0提供了USBUART（使用USB接口来模拟一个COM口），和USBFSUM。

USBUART使用时在PSoC端和PC端就像使用串行口一样方便，用户在设定VendorID/ProducTID/VendorString/ProductString/SerialNumberType/SerialNumberString/DevicePower/MaxPower这些参数后，编译项目就可以自动生成INF文件。当PSoC与PC连接后，PC安装这个INF文件，双方就可以开展双向通信。

USBFS支持Control/Interrupt/Bulk/Isochronous传输，提供了USBIN/OUT控制节点的底层驱动模式，解释来自USBHost的请求并分配给相应的函数。通过USBFSSetupWizard可以很方便的配置器件描述符，用户还可以将USB配置成HID（HumanInterfaceDevices）器件或通用USB器件。

USBUART和USBFS接口都不占用PSoC的数字/模拟模块资源，提供了从PSoC到主机的USBFullSpeed双向连接。

三、CypressTrueTouch?电容触摸屏不同通讯接口的选择

选用CypressTrueTo