7.9.1. 模块介绍
7.9.1.1. 术语定义
术语 |
定义 |
注释说明 |
|---|---|---|
ADC |
Analog Digital Converter |
模拟数字转换器 |
ADCIM |
ADC Interface Management |
ADC接口管理模块 |
RTP |
Resistance Touch Panel |
电阻触摸屏 |
7.9.1.2. 模块简介
- RTP模块特性：
支持4线RTP，即X+、X-、Y+、Y-
支持压力感应
支持最多2点触摸
支持采样滤波，滤波参数可配置
支持触摸检测中断
FIFO深度16
RTP需要依赖ADCIM模块（统一管理硬件通路和处理信号校准），其关系如图：
图 7.38 RTP和ADCIM的逻辑关系图
对于一次RTP的点击动作，会有4个相关的采样点：X+、X-、Y+、Y-（详见下文）， 这些采样点的选择和控制方式可以有不同的组合，分为两大类采样模式：
- 手动模式
手动去配置硬件4个采样点的电路信号，来组合得到XN、YN、ZA、ZB等采样数据。
- 自动模式
自动模式意味着硬件自动配置电路，直接输出XN、YN、ZA、ZB等采样结果。 在自动模式中，根据采样数据是否连续进行又分为：
Period sample：周期采样，硬件会按照配置的周期自动采集和上报数据
Single sample：为避免和“单个采样点”混淆，称作 非周期采样，由软件触发完成一次采样
7.9.1.3. 工作原理
7.9.1.3.1. 硬件结构原理
下图是RTP硬件结构的一个侧面剖视图：
图 7.39 RTP硬件结构图
表面硬图层：手指触摸的表面是一个硬涂层，用以保护下面的PET层。
PET层：很薄、有弹性，当表面被触摸时它会向下弯曲，并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并在该点连通电路。
ITO陶瓷层：两个ITO层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两层分开。
玻璃底层：最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构，通常也可以用塑料。
RTP的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题， 必然会增加电池的消耗。
RTP的优点是它的屏和控制系统都比较便宜。
7.9.1.3.2. 坐标计算
- ITO陶瓷层分为上下两层：
X层和Y层，中间用隔离支点分开，当有触摸按下，就触摸点的X层、Y层就会导通。
当没有触摸按下时，X层和Y层是分离的，此时就测不到电压。
X层上X-到X+和Y-到Y+的电阻是均匀分布的，其电路等效图如下：
图 7.40 RTP的X层、Y层等效电路
计算X坐标：在X+电极施加驱动电压V， X-电极接地，Y+做为引出端测量得到接触点的电压。
图 7.41 计算X坐标的关系图
由于ITO层均匀导电，触点电压与Vdrive电压之比等于触点X坐标与屏宽度之比。
x = (Vy/Vdrv) * width
计算Y坐标：在Y+电极施加驱动电压V，Y-接地，芯片通过X+测量接触点的电压。
图 7.42 计算Y坐标的关系图
由于ITO层均匀导电，触点电压与V电压之比等于触点Y坐标与屏高度之比。
y/height = Vx/Vdrv
y = (Vx/Vdrv) * height
7.9.1.3.3. 坐标采样
基于以上原理，对X+、X-、Y+、Y-加不同的电信号，拉低、还是拉高，会得到多种组合， 常用的组合命名为：XN、XP、YN、YP、ZA、ZB、ZC、ZD，具体电信号定义见spec。 可以简单理解为：X*、Y*都是和位置有关的数据，Z*是和压感有关的数据。
7.9.1.3.4. 坐标校准
触摸屏和LCD屏需要合在一起使用，LCD屏中运行的GUI需要知道的是一个转换后的坐标， 这个坐标值需要是在LCD屏分辨率的范围内。所以需要一个触摸屏坐标到LCD坐标之间的线性转换，通用公式如下：
其中s是RTP的ADC分辨率，12bit的话就是4096（即RTP采样得到的数据范围是0~4095）。
- 校准过程的操作方法
在屏幕4个角落分别点击，就可以测到4组LCD坐标值和触摸屏触摸屏坐标值，从而可以列出8个等式， 求解出a、b、c、d、e、f的值。
小技巧
开源tslib库附带的ts_calibrate工具，提供了5点校准的处理。
7.9.1.3.5. 压感计算
当打开压感数据后，便于根据压力数据来过滤掉一些抖动的点。 尤其在触摸时抬起的瞬间会大概率产生压力很小的采样数据，这样的数据会存在较大误差，可以根据压力将其过滤掉。
可以通过两个公式来计算压力数据：（Z1、Z2对应上述的ZA、ZB数据）
公式1：
公式2：
两个公式的计算结果有一点误差，10%以内。 其中两个参数x-plate和y-plate需要用户根据屏幕实测的电阻值来配置DTS， 可以看到两个公式使用上的差别在于公式1只需要一个x-plate，公式2需要x-plate和y-plate。