基于AD7879的“兩點觸摸”手勢識別系統(tǒng)的實現(xiàn)

　引言

　　在許多消費電子應(yīng)用中，電容式觸控技術(shù)與目前市場占有率最高的傳統(tǒng)電阻式觸控技術(shù)相比，為使用者帶來了多項優(yōu)點，包括：更佳的視覺享受──提供高達(dá)97%的穿透率與更真實的色彩呈現(xiàn)；更輕松靈活的操控性──觸控功能的實現(xiàn)只需輕觸即可，甚至於可不必實際與面板接觸；更長的使用壽命──電容式面板的壽命約為兩億次，為四線電阻式（一百萬次）的兩百倍，五線電阻式（四千萬次）的五倍。目前，低成本阻性技術(shù)的應(yīng)用市場包括：只需要單點觸控、至關(guān)重要的極其精確的空間分辨率、利用觸控筆來實現(xiàn)特定功能（如亞洲語言符號識別等），或者用戶必須戴手套的場合。以小尺寸為主流的消費性市場在觸控技術(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)與耐受性長期受到市場詬?。会嵴唠m有多項優(yōu)點，但真正能量產(chǎn)的供應(yīng)商屈指可數(shù)，售價自然相當(dāng)昂貴，以致僅見於少數(shù)高單價產(chǎn)品上。

　　雖然阻性技術(shù)傳統(tǒng)上是用來檢測屏幕上“單點觸摸”的位置，但本文提出了一個創(chuàng)新的“兩點觸摸”概念，它利用阻性觸摸屏控制器AD7879在廉價的阻性觸摸屏上檢測最常見的雙指手勢（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平行的氧化銦錫（ITO）導(dǎo)電層，中間的間隙將兩層分開（圖1）。上層（Y）的邊緣電極相對于下層（X）的邊緣電極旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)對屏幕的一個小區(qū)域施加壓力，使這兩層發(fā)生電氣接觸時，就發(fā)生了“觸摸”現(xiàn)象。如果在上層的兩個電極之間施加一個直流電壓，而下層懸空，則觸摸將使下層獲得與觸摸點相同的電壓。判斷上層方向觸摸坐標(biāo)的方法是測量下層的電壓，以便確定觸摸點處的電阻占總電阻的比值。然后交換兩層的電氣連接，獲得觸摸點在另一個軸上的坐標(biāo)。

　　連接直流電壓的層稱為“有源”層，電流與其阻抗成反比。測量電壓的層稱為“無源”層，無相關(guān)電流流經(jīng)該層。發(fā)生單點觸摸時，在有源層中形成一個分壓器，無源層電壓測量通過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取與觸摸點和負(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觸控應(yīng)用的歡迎。實現(xiàn)阻性多點觸控的技術(shù)有多種，其中總是會用到一個矩陣布局屏幕，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測量和驅(qū)動各個屏幕帶，導(dǎo)致控制器成本和測量時間增加。

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

　　2 超越單點觸控

　　雖然如此，但通過理解并模擬該過程背后的物理原理，我們可以從阻性觸摸屏提取更多信息。當(dāng)發(fā)生兩點觸摸時，無源屏幕中的一段電阻加上觸點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，無源層為等電位。兩點觸摸時，這些假設(shè)不再成立，為了提取所需的信息，需要進(jìn)行更多測量。

　　阻性屏幕中的兩點觸摸檢測模型如圖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)量級一般與兩層的電阻相同。如果有一個恒定的電流I流經(jīng)有源層的兩端，則有源層上的電壓為：