基于AD7879的“兩點(diǎn)觸摸”手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　引言

　　在許多消費(fèi)電子應(yīng)用中，電容式觸控技術(shù)與目前市場(chǎng)占有率最高的傳統(tǒng)電阻式觸控技術(shù)相比，為使用者帶來(lái)了多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，包括：更佳的視覺(jué)享受──提供高達(dá)97%的穿透率與更真實(shí)的色彩呈現(xiàn)；更輕松靈活的操控性──觸控功能的實(shí)現(xiàn)只需輕觸即可，甚至於可不必實(shí)際與面板接觸；更長(zhǎng)的使用壽命──電容式面板的壽命約為兩億次，為四線電阻式（一百萬(wàn)次）的兩百倍，五線電阻式（四千萬(wàn)次）的五倍。目前，低成本阻性技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)包括：只需要單點(diǎn)觸控、至關(guān)重要的極其精確的空間分辨率、利用觸控筆來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能（如亞洲語(yǔ)言符號(hào)識(shí)別等），或者用戶必須戴手套的場(chǎng)合。以小尺寸為主流的消費(fèi)性市場(chǎng)在觸控技術(shù)的選擇上僅有電阻式與投射電容式兩種，前者雖然成本低廉，但是不佳的光學(xué)表現(xiàn)與耐受性長(zhǎng)期受到市場(chǎng)詬??；後者雖有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，但真正能量產(chǎn)的供應(yīng)商屈指可數(shù)，售價(jià)自然相當(dāng)昂貴，以致僅見(jiàn)於少數(shù)高單價(jià)產(chǎn)品上。

　　雖然阻性技術(shù)傳統(tǒng)上是用來(lái)檢測(cè)屏幕上“單點(diǎn)觸摸”的位置，但本文提出了一個(gè)創(chuàng)新的“兩點(diǎn)觸摸”概念，它利用阻性觸摸屏控制器AD7879在廉價(jià)的阻性觸摸屏上檢測(cè)最常見(jiàn)的雙指手勢(shì)（縮放、捏合和旋轉(zhuǎn)）。

　　1 阻性觸摸屏的經(jīng)典方法

　　典型的阻性觸摸屏包括兩個(gè)平行的氧化銦錫（ITO）導(dǎo)電層，中間的間隙將兩層分開(kāi)（圖1）。上層（Y）的邊緣電極相對(duì)于下層（X）的邊緣電極旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)對(duì)屏幕的一個(gè)小區(qū)域施加壓力，使這兩層發(fā)生電氣接觸時(shí)，就發(fā)生了“觸摸”現(xiàn)象。如果在上層的兩個(gè)電極之間施加一個(gè)直流電壓，而下層懸空，則觸摸將使下層獲得與觸摸點(diǎn)相同的電壓。判斷上層方向觸摸坐標(biāo)的方法是測(cè)量下層的電壓，以便確定觸摸點(diǎn)處的電阻占總電阻的比值。然后交換兩層的電氣連接，獲得觸摸點(diǎn)在另一個(gè)軸上的坐標(biāo)。

　　連接直流電壓的層稱為“有源”層，電流與其阻抗成反比。測(cè)量電壓的層稱為“無(wú)源”層，無(wú)相關(guān)電流流經(jīng)該層。發(fā)生單點(diǎn)觸摸時(shí)，在有源層中形成一個(gè)分壓器，無(wú)源層電壓測(cè)量通過(guò)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取與觸摸點(diǎn)和負(fù)電極之間的距離成比例的電壓。

　　由于成本低廉，傳統(tǒng)的4線阻性觸摸屏深受單點(diǎn)觸控應(yīng)用的歡迎。實(shí)現(xiàn)阻性多點(diǎn)觸控的技術(shù)有多種，其中總是會(huì)用到一個(gè)矩陣布局屏幕，但屏幕制造成本高得嚇人。此外，控制器需要許多輸入和輸出來(lái)測(cè)量和驅(qū)動(dòng)各個(gè)屏幕帶，導(dǎo)致控制器成本和測(cè)量時(shí)間增加。

圖1.（a）阻性觸摸屏的結(jié)構(gòu)；（b）用戶觸摸屏幕時(shí)的電氣接觸

　　2 超越單點(diǎn)觸控

　　雖然如此，但通過(guò)理解并模擬該過(guò)程背后的物理原理，我們可以從阻性觸摸屏提取更多信息。當(dāng)發(fā)生兩點(diǎn)觸摸時(shí)，無(wú)源屏幕中的一段電阻加上觸點(diǎn)的電阻與有源屏幕的導(dǎo)電段并聯(lián)，因此電源的負(fù)載阻抗減小，電流增大。阻性控制器的經(jīng)典方法是假設(shè)有源層中的電流恒定不變，無(wú)源層為等電位。兩點(diǎn)觸摸時(shí)，這些假設(shè)不再成立，為了提取所需的信息，需要進(jìn)行更多測(cè)量。

　　阻性屏幕中的兩點(diǎn)觸摸檢測(cè)模型如圖2所示。Rtouch為層間的接觸電阻；在現(xiàn)有的大多數(shù)屏幕中，其數(shù)量級(jí)一般與兩層的電阻相同。如果有一個(gè)恒定的電流I流經(jīng)有源層的兩端，則有源層上的電壓為：