摘要：Cypress TrueTouchTM電容觸摸屏方案可以在多個領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用：單點觸摸，多點觸摸手勢,，和多點觸摸識別位置,。TrueTouchTM芯片與主機(jī)通過TX / I2C / SPI /USB接口通訊, PSoC Designer 5.0 提供了相應(yīng)的各種通訊用戶模塊，這將大大簡化用戶的編程和調(diào)試工作,。本篇文章討論和比較了各種通訊用戶模塊的特性,，有助于用戶為特定應(yīng)用選擇合適的方式。
隨著手機(jī),、PDA等便攜式電子產(chǎn)品的普及,，人們需要更小的產(chǎn)品尺寸和更大的LCD顯示屏。受到整機(jī)重量和機(jī)械設(shè)計的限制,，人機(jī)輸進(jìn)接口開始由傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵向電阻式觸摸屏過渡,。2007年iPhone面世并取得了巨大成功，它采用的電容式觸摸屏提供了更高的透光性和新奇的多點觸摸功能,，開始成為便攜式產(chǎn)品的新熱門,，并顯現(xiàn)出成為主流輸進(jìn)接口方式的趨勢,。
一,、 Cypress TrueTouch™電容觸摸屏方案介紹
Cypress PSoC 技術(shù)將可編程模擬 / 數(shù)字資源集成在單顆芯片上，為感應(yīng)電容式觸摸屏提供了TrueTouch™解決方案,，它涵蓋了從單點觸摸,、多點觸摸識別手勢到多點觸摸識別位置的全部領(lǐng)域。配合高效靈活的PSoC Designer 5.0 開發(fā)環(huán)境,，Cypress TrueTouch™方案正在業(yè)界獲得廣泛的應(yīng)用,。
圖一是Cypress TrueTouch™方案中經(jīng)常使用的軸坐標(biāo)式感應(yīng)單元矩陣的圖形，類似于觸摸板,，將獨立的ITO 感應(yīng)單元串聯(lián)在一起可以組成Y 軸或X 軸的一個感應(yīng)單元,，行感應(yīng)單元組成Y 軸，列感應(yīng)單元組成X 軸,，行和列在分開的不同層上,。多點觸摸識別位置方法是基于互電容的觸摸檢測方法（行單元上加驅(qū)動激勵信號，列單元上進(jìn)行感應(yīng)，有別于激勵和感應(yīng)的是同一感應(yīng)單元的自電容方式）,，可以應(yīng)用于任何觸摸手勢的檢測,，包括識別雙手的10 個手指同時觸摸的位置（圖二）。它通過互電容檢測的方式可以完全消除“鬼點”,，當(dāng)有多個觸摸點時,僅當(dāng)某個觸摸點所在的行感應(yīng)單元被驅(qū)動,，列感應(yīng)單元被檢測時, 才會有電容變化檢測值，這樣就可以檢測出多個行 / 列交叉處觸摸點的盡對位置,。
圖一,、軸坐標(biāo)式感應(yīng)單元矩陣的圖形
圖二、Cypress TrueTouch 多點觸摸識別位置方案同時顯示了5 個手指觸摸點的位置
圖三顯示了Cypress TrueTouch™方案的不同應(yīng)用領(lǐng)域,，包括觸摸按鍵,，圖像的兩手指手勢操縱，以及同時識別多點觸摸位置和控制多個目標(biāo),。
二,、 Cypress TrueTouch™電容觸摸屏的通訊接口
Cypress TrueTouch™電容觸摸屏主要通過TX / I2C / SPI / USB 與主機(jī)實現(xiàn)物理通訊，TrueTouch™芯片可以直接報告一些基本手勢（如兩點觸摸的平移 / 縮放 / 旋轉(zhuǎn)）,，也可以提供專用的API 給用戶,，用戶端獲得多點坐標(biāo)后通過API 運(yùn)算識別更多的或者自定義的手勢。API 使用標(biāo)準(zhǔn)C 語言編寫,，可以運(yùn)行在51 / ARM 等多個平臺,，這大大簡化了用戶端軟件開發(fā)的工作量。
1. TX 通訊接口
Cypress Designer 5.0 提供了TX8SW用戶模塊,，可以實現(xiàn)7 / 8位RS-232格式的軟件串行接口,，支持115200, 57600, 38400, 19200, 9600, 4800, 2400, and 1200 bps的傳輸速度。用戶可以在代碼中設(shè)定相應(yīng)的I/O口,，波特率,，極性和停止位數(shù)。TX8SW接口不占用PSoC的數(shù)字 / 模擬模塊資源,，提供了從PSoC到主機(jī)的單向通訊連接,。
2. I2C 通訊接口
Cypress Designer 5.0 提供了多個I2C通訊的用戶模塊，包括I2CHW（答應(yīng)多主機(jī)通訊,，可以設(shè)定為主機(jī)或從機(jī),，支持7位/10位尋址模式），EzI2Cs（工作為從機(jī)模式,，占用ROM/RAM資源最少）,，I2Cm（工作為主機(jī)模式）和I2Cs（工作為從機(jī)模式）。這幾種I2C模塊都與Philips的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口兼容,，而且不占用PSoC的數(shù)字 / 模擬模塊資源,，提供了從PSoC到主機(jī)的100 kbps / 400 kbps速率雙向通訊連接。
PSoC 與主機(jī)I2C 通訊時，通常是對所有的行 / 列感應(yīng)單元觸摸檢測完成后,，通過一個GPIO 報告中斷給主機(jī),，主機(jī)響應(yīng)中斷并讀出所需的數(shù)據(jù)。以下方法可以確保主機(jī)讀出數(shù)據(jù)的完整性：
While(1) {
TSX_ScanAllSensors(); // TSX 是Cypress 互電容檢測方式用戶模塊
TSX_UpdateAllBaselines(); // 更新感應(yīng)單元Baseline
TSX_GetCentroids(); // 獲得多點的位置
TSX_ReportINTwithOvertime(); // 向主機(jī)報告中斷,，有超時控制
// 檢測EzI2Cs 用戶模塊的RAM 讀/寫計數(shù)器,，等待直到主機(jī)讀出全部數(shù)據(jù)
while (EzI2Cs_bRAM_RWcntr != sizeof(I2Cregs)) {};
…; // 運(yùn)行其它用戶代碼
}
主機(jī)對I2C Structure 特定字節(jié)寫進(jìn)預(yù)定義數(shù)據(jù)后,，可以通知PSoC 進(jìn)進(jìn)待機(jī)模式（定期工作模式 + 定期休眠模式）或完全休眠模式,。PSoC 在待機(jī)模式下主機(jī)可以進(jìn)進(jìn)休眠，PSoC 通過Sleep Timer 定期喚醒自己進(jìn)進(jìn)定期工作模式,，檢測部分感應(yīng)單元（如僅掃描行單元）來獲知是否有用戶激活事件,。假如有激活事件就通過中斷喚醒主機(jī)并進(jìn)進(jìn)PSoC工作模式；沒有就再次休眠并定期喚醒自己以降低功耗,，實際的電流功耗是工作模式和休眠模式以時間加權(quán)的均勻值,，例如：一秒內(nèi)喚醒PSoC 4 次進(jìn)進(jìn)工作模式檢測，每次檢測[email protected],，其它時間進(jìn)進(jìn)休眠模式@3uA, 實際的電流功耗 = (16ms * 4 * 3.2mA + (1000ms – 16ms * 4) * 3uA ) / 1000ms~= 0.208 mA,。
PSoC Sleep mode 下將封閉Analog / Digital UM，使所有GPIO 不形成電流通路,，使能I2C 通訊引腳的外部中斷喚醒,，然后進(jìn)進(jìn)Sleep mode，主機(jī)隨后可以調(diào)用一次I2C 讀或?qū)懯录韱拘裀SoC,。
3. SPI 通訊接口
Cypress Designer 5.0 提供了SPIM（設(shè)定為主機(jī)模式）,，和SPIS（設(shè)定為從機(jī)模式） UM。它們使用Tx Buffer / Rx Buffer,，Control / Shift寄存器和Digital通訊模塊,，實現(xiàn)了8bit全雙工同步通訊。用戶可以選擇SCLK（由SPI主機(jī)產(chǎn)生來設(shè)定通訊bps）頻率和極性,，LSB First等屬性以支持SPI mode 0, 1, 2和3（見表一）,。
表一、SPI 模式選擇
4. USB 通訊接口
Cypress Designer 5.0 提供了USBUART（使用USB接口來模擬一個COM口）,，和USBFS UM,。
USBUART使用時在PSoC端和PC端就像使用串行口一樣方便，用戶在設(shè)定VendorID /ProductID / VendorString / ProductString / SerialNumberType /SerialNumberString / DevicePower / MaxPower這些參數(shù)后,，編譯項目就可以自動天生INF文件,。當(dāng)PSoC與PC連接后，PC安裝這個INF文件,，雙方就可以進(jìn)行雙向通訊,。
USBFS支持Control / Interrupt / Bulk / Isochronous 傳輸，提供了USB IN / OUT控制節(jié)點的底層驅(qū)動模式，解釋來自USB Host的請求并分配給相應(yīng)的函數(shù),。通過USBFS Setup Wizard可以很方便的配置器件描述符，用戶還可以將USB配置成HID（Human Interface Devices）器件或通用USB器件,。
USBUART和USBFS接口都不占用PSoC的數(shù)字 / 模擬模塊資源,，提供了從PSoC到主機(jī)的USBFull Speed雙向連接。
三,、 Cypress TrueTouch™電容觸摸屏不同通訊接口的選擇
選用Cypress TrueTouch™觸摸屏解決方案時,，可以根據(jù)具體應(yīng)用的需要靈活選擇通訊接口（見表二）：
電容式觸摸屏的優(yōu)點正在被廣泛認(rèn)可，其增強(qiáng)的耐用性,、優(yōu)雅的人機(jī)界面帶給消費者全新的操縱體驗,。隨著電容式觸摸屏市場的逐漸擴(kuò)大，靈活的通訊接口選擇將有助于Cypress TrueTouch™電容觸摸屏方案更好的為用戶服務(wù),。