采用CPLD开发多点触摸屏和面板

白皮书 采用 CPLD开发多点触摸屏和面板 引言 2007 年，支持网络的多媒体智能电话开始在市场上热销，改变了消费者使用手机的方式。在这些电话中， 特别受欢迎的是液晶触摸屏接口，用户通过它来使用各种应用程序，或者用手指滚动访问网页。要开发这 类复杂的接口，不牺牲大量的时间、预算或者功耗，可以采用零功耗 Altera® MAX® IIZ CPLD 来进行设计。 与 ASSP 或者其他竞争技术不同， MAX IIZ CPLD 的 I/O 非常多，使用方便，功耗低，能够灵活的突出产 品优势。这些优点大大简化并加速了个性手机、便携式媒体播放器和显示器的开发过程，适用于医疗、汽 车和工业等应用领域。在 MAX IIZ EPM240Z 器件上实现 Altera 新的多点触摸屏参考设计有助于设计人员迅 速将构思变为实际产品。 考虑是否定制，然后开始设计 任何触摸屏 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 都包括两部分：2D 触摸传感器和计算应用程序，它将传感器数据转换为用户意图。参考设 计是完整的传感器和数据采集系统，可以进行定制，也可以原样使用，它提供铟锡氧化物 (ITO) 屏以及简 单的双面 PCB，用作多触点导航板。图 1 所示的 2D 多触点参考设计基于 MAX IIZ EPM240Z CPLD 以及模 拟器件公司的 AD7142 集成电容数字转换器 (CDC)，支持片内环境校准以及 ITO 屏。 图 1. 多触点参考设计 参考设计有一个简单的数据解释程序，演示并测试多触点传感器的工作。 AD7142 CDC 用于监测电容变 化，只有 14 个电容传感器通道。在这一参考设计中， MAX IIZ CPLD 扩展了 AD7142 CDC 的功能，使其 能够处理两维 ITO 薄膜和 PCB 触摸传感器。应用处理器通过 SPI 或者 I2C 总线访问 AD7142 的 CDC 寄存器 文件，将 MAX IIZ CPLD 的 SRC 信号控制设置在合适的轴上。长时间暂停后，触摸屏监测到一次触摸时， MAX IIZ CPLD 会产生一个中断信号。 SRC GPIO ºy axis º x axis SC K SD I SD O nC S INT AD7142 SCK SDI SDO nCS SCK SDI SDO nCS EPM240Z SRC GPIO PCB or ITO touch screen Application processor ºº º º 2009 年 2 月， 1.1 版 1 WP-01086-1.1 ITO 或者 PCB 触摸屏设计 任何触摸屏设计都从实际的触摸传感器开始。虽然这一参考设计主要是针对电容 ITO 触摸屏，但也适用于 一面为水平走线，另一面是垂直走线的双面 PCB。 ITO 触摸屏有两个被绝缘体分开的透明层， 14 条 y 走线 连接至 AD7142 CDC 输入， 16 条 x 走线连接至 MAX IIZ CPLD。 MAX IIZ CPLD 能够增加更多的 I/O，进 一步提高分辨率，支持更大的触摸屏。 14x16 设计展示了 16 cm x 14 cm 触摸屏的工作。 采用 CPLD 开发多点触摸屏和面板 Altera 公司 ITO 触摸传感器有两个被绝缘体分开的互相垂直的层，上面分别是 x 和 y 走线。理想情况下，x 走线在下面， y 走线在上面，连接至 AD7142 输入，之所以这样布置，是因为 CDC 在监视靠近手指的走线时更敏感一些。 走线阵列较宽，间距为 5 mm 至 10 mm。图 2中左侧为触摸屏交叉部分，右侧是触摸屏。在实际的显示触 摸屏中，走线是透明的。 图 2. ITO 触摸屏或者 PCB 触摸板交叉部分 ( 左侧 ) 以及触摸屏 ( 右侧 ) 图 2 中的传感器可实现计算导航板，避免了使用普通导航板所需要的选择按钮。如图 3 所示，中指移动光 标，食指和无名指触摸屏幕，指示鼠标左键或者右键点击。去掉移动部分后，电容触摸屏传感器比按键和 按键开关更耐用。 图 3. 无开关导航板的手指控制 模拟器件公司的 AD7142 CDC AD7142 CDC 并不是设计用作触摸屏解码器，而是用于测量电容以及 PCB 上传感器线阵的电容变化。 AD7142 CDC 电气特性比较完备，能够校准特定的 PCB 布局，然后针对 14 个传感器输入的每一输入进行电 容测量，精度为 12 位。每一测量周期后，通过 I²C 或者 SPI 总线来访问这些数值。 AD7142 CDC 在 SRC 信号上发送一个 250-KHz 方波，驱动靠近传感器板的走线，然后，测量接收到的 SRC 信号强度。由于触摸 屏电容和 SRC 信号接收强度成正比，因此， AD7142 CDC 探测并量化用户手指接触触摸屏时电容的变化。 AD7142 CDC 连续进行 14 次可寻址电容测量。在图4中，上面的图显示当没有手指接触时基线条件下的寄存 器值，下面的图显示了手指触摸传感器 9 时的寄存器值。 AD7142 CDC 非常灵敏，应用处理器利用这一详 细的电容矢量值，确定手指位于 9.3 传感器位置，即在传感器 9 和 10 之间。 AD7142 CDC 精度达到 12 位， 因此，只需要 14 个传感器就可以精确测量手指的位置。 Cursor Right click Left click 2 Altera 公司 采用 CPLD 开发多点触摸屏和面板 图 4. 线性 AD7142 CDC 采样 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 f AD7142 CDC 文档详细介绍了工作过程和校准功能。 MAX IIZ CPLD 将线性传感器转换为 2D 传感器 AD7142 CDC本身可以测量14 个传感器相对于一条SRC走线的电容。加入MAX IIZ CPLD后，在串行接口的 控制下，获得 AD7142 CDC 的 SRC 方波信号， 选择驱动触摸屏的某一条垂直 x 走线，从而支持多条 SRC 走线。然后， AD7142 CDC 可以进行相对于垂直走线轴或者本地的电容测量。 MAX IIZ 中大量的 I/O (5x5 mm封装支持54个 I/O，7x7 mm封装支持116个 I/O)结合AD7142的高分辨率电容数字测量能力，使这一解决 方案能够适用于面积较大的触摸屏和面板。 图 5 所示为 AD7142 CDC 和 MAX IIZ CPLD 相结合后的 2D 电容测量结果，显示了 16 条走线，即，对 x 轴 进行了 16 次划分。左侧是基线电容测量，而右侧是两个手指触摸传感器后的结果。 图中蓝色和红色采样行 表示哪一 SRC 走线被激活。 图 5. 电容数字采样 2D 阵列表示：基线 ( 左侧 ) 和触摸后的结果 ( 右侧 ) 使用串行接口，应用处理器设置 MAX IIZ CPLD 驱动传感器 S1 列和 SRC 信号，读取来自 AD7142 CDC 的 14个电容值。然后，应用处理器告诉 MAX IIZ CPLD将 SRC 移至下一垂直走线，进行另一次 14 个电容测量， 不断重复，直至应用处理器获得了触摸传感器 2D 区域内所有 244 个 (14x16) 电容测量值。使用 I²C 总线， 采集所有数据的时间大约为 375 ms，而使用 SPI 总线的时间为 300 ms。 ( 降低 CDC 采样分辨率可以减少采 样周期 )。然后，应用处理器处理原始数据，确定用户的意图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1234 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 S 16 1234 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 S 16 1234 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 S 16 1234 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 S 16 3 版权 © 2009 Altera 公司。保留所有版权。Altera、可编程解决方案公司、程式化 Altera 标识、专用器件名称和所有其他专有 商标或者服务标记，除非特别声明，均为 Altera 公司在美国和其他国家的商标和服务标记。所有其他产品或者服务名称的 所有权属于其各自持有人。 Altera 产品受美国和其他国家多种专利、未决应用、掩模著作权和版权的保护。 Altera 保证当 前规范下的半导体产品性能与 Altera 标准质保一致，但是保留对产品和服务在没有事先通知时的变更权利。除非与 Altera 公司的书面条款完全一致，否则 Altera 不承担由使用或者应用此处所述信息、产品或者服务导致的责任。 Altera 建议客户 在决定购买产品或者服务，以及确信任何公开信息之前，阅读 Altera 最新版的器件规范说明。 101 Innovation Drive San Jose, CA 95134 www.altera.com 采用 CPLD 开发多点触摸屏和面板 Altera 公司 降低功耗，节省时间，减少处理步骤 MAX IIZ CPLD 和 AD7142 CDC 触摸屏解码参考设计功效非常高，正常全速工作和正常分辨率下一般只需要 1.5 mA 的电流。它还支持三种其他的功效级。在第一低功耗级中，应用处理器降低采样率，只采集一部分 水平和垂直走线，或者使用精确的 AD7142 CDC 来确定走线之间的触摸点。下一低功耗级中，需要用户触 摸屏幕中心来唤醒器件。这 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 应用处理器只采样一条水平走线和一条垂直走线。 最低功耗级可以将应用处理器和 AD7142 CDC 置于关断模式。采用外部 32-KHz 时钟，以及每秒一次的采 样率，典型的 MAX IIZ CPLD 待机电流只有 50 µA。当 MAX IIZ CPLD 的高功效电容探测系统监测到屏幕 被触摸时，它通过中断信号唤醒处理器。被唤醒后，系统以更高的精度来读取触摸位置。 结论 单点触摸屏和面板不再是实现电子系统接口的创新手段，用户认为这是必备的功能。单点触摸屏方案已经 广泛应用，因此，产品要想得到消费者的青睐，需要采用两点或者多点触摸屏。现在应用的多触点解决方 案还不多，而 Altera MAX IIZ CPLD 利用现有元件实现了灵活的多触点用户接口。 详细信息 ■ 新的零功耗 MAX IIZ CPLD：降低功耗，节省空间和成本： www.altera.com/maxiiz ■ 联系 Altera 当地 FAE 或者销售代表： www.altera.com/corporate/contact/con-index.html ■ 对于标准多点电容触摸屏，请联系： www.NKKsmartswitch.com ■ 模拟器件公司的 AD7142 CDC 文档： www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD7142.pdf ■ 资料：MAX II 器件： www.altera.com/literature/lit-max2.jsp ● 在便携式应用中使用零功耗 CPLD 降低系统总成本： www.altera.com/literature/wp/wp-01001-reduce-total-system-cost-in-portable-apps-using-max.pdf ● 采用 CPLD 替代微控制器的六种方法： www.altera.com/literature/wp/wp-01041-six-ways-to-replace-microcontroller-with-cpld.pdf ● 使用零功耗 CPLD 有效降低便携式应用的功耗： www.altera.com/literature/wp/wp-01042-using-zero-power-cplds-to-lower-power-in-portable.pdf ● 使用 LED 作为亮度传感器和发射器： www.altera.com/literature/wp/wp-01076-led-driver-reduces-power-adjusting-intensity-ambient-light.pdf ● 使用 PWM 控制数字 CPLD 的模拟输出： www.altera.com/literature/wp/wp-01085-analog-output-digital-cpld-pwm.pdf 致谢 ■ Rafael Camarota，非易失产品线经理，低成本产品组， Altera 公司。 ■ Judd Heape，高级技术市场经理，消费类和汽车业务部， Altera 公司。 4 引言 考虑是否定制，然后开始设计 ITO或者PCB触摸屏设计 模拟器件公司的AD7142 CDC MAX IIZ CPLD将线性传感器转换为2D传感器 降低功耗，节省时间，减少处理步骤 结论 详细信息 致谢 << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /All /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Warning /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveEPSInfo true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments false /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown /Description << /FRA /ENU (Use these settings to create PDF documents with higher image resolution for improved printing quality. The PDF documents can be opened with Acrobat and Reader 5.0 and later.) /JPN /DEU /PTB /DAN /NLD /ESP /SUO /ITA /NOR /SVE /KOR /CHS /CHT >> >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice