引言
近年來,，觸控手機的數(shù)量成幾何倍數(shù)增長，用戶可以用手指直接與手機系統(tǒng)進行交互,。觸摸屏觸控大體上有兩種方式：觸筆觸控和手指觸控,。
觸筆觸控是使用特制的觸摸筆點擊界面上的圖形目標(biāo)來完成交互，這種交互方式要求用戶一只手固定手機設(shè)備,，另一只手操作觸筆點擊觸摸屏,，交互過程需兩只手共同參與才能完成。由于手機用戶常處于移動狀態(tài),，很難滿足上述操作要求,，控制效率低下。手指觸控可以單手持握手機,，用拇指點擊或滑動來完成觸控,，已是當(dāng)今觸摸屏發(fā)展的主流。
1 觸摸屏構(gòu)成及原理
適用于移動設(shè)備和消費電子產(chǎn)品的觸摸屏技術(shù)包括電阻式觸摸屏和投射電容式（projectedcapacitive）觸摸屏,。觸摸屏附著在顯示器的表面,，與顯示器配合使用，能測量出觸摸點在屏幕上的坐標(biāo)位置,，就可根據(jù)顯示屏上對應(yīng)坐標(biāo)點的顯示內(nèi)容或圖符獲知觸摸者的意圖,。
1.1 電阻式觸摸屏
電阻觸摸屏是一塊四層透明的復(fù)合薄膜屏,，最下面是玻璃或有機玻璃構(gòu)成的基層，最上面是一層外表面經(jīng)過硬化處理從而光滑防刮的塑料層,，中間是兩層金屬導(dǎo)電層ITO（Indium Tin Oxide ,，銦錫氧化物，一種透明的導(dǎo)電材料）,，分別在基層和塑料層之內(nèi)，兩導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點把它們隔開,。電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)如圖1 所示,。
圖1 電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)
當(dāng)手指觸摸屏幕時，兩導(dǎo)電層在觸摸點處接觸,。觸摸屏的兩個金屬導(dǎo)電層是觸摸屏的兩個工作面,，在每個工作面的兩端各涂有一條銀膠，稱為該工作面的一對電極,。若在一個工作面的電極對上施加電壓,，則在該工作面上就會形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。當(dāng)在X方向的電極對上施加一確定的電壓,，而Y方向電極對上不加電壓時,，在X平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在Y+（或Y-）電極上反映出來,，通過測量Y+ 電極對地的電壓大小,，便可得知觸點的X坐標(biāo)值。同理,，當(dāng)在Y電極對上加電壓,，而X電極對上不加電壓時，通過測量X+ 電極的電壓,，便可得知觸點的Y坐標(biāo),，如圖2 所示。根據(jù)X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)可知觸摸點在屏幕上的位置,。
圖2 電阻觸摸屏線路圖
電阻式觸摸屏是大批量應(yīng)用,、低成本的技術(shù)，其缺點是：堆疊厚,，相對較為復(fù)雜,；光學(xué)性能不良，需要較大功率的背光,；不能檢測多個手指的動作,；必須有壓力才能動作；需要用戶校準(zhǔn),。
1.2 投射電容式觸摸屏
投射電容式觸控技術(shù)主要有兩種：一種是自電容型,，另一種是互電容型,。
互電容屏也是在玻璃表面用ITO 制作橫向電極與縱向電極，兩組電極交叉的地方會形成電容,，也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極,，形成電容矩陣。
如圖3 所示,，當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r,，由于人體是導(dǎo)電的，所以在ITO 電極與手指之間形成了新的電容,，從而改變了原來兩個ITO 電極之間的電容量,。檢測兩電極間互電容大小時，橫向的電極依次發(fā)出激勵信號,，縱向的所有電極同時接收信號,，這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點的電容值大小，即整個觸摸屏二維平面的電容大小,。
圖3 投射電容式觸摸屏
根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù),，行列傳感器信號最強的交叉點即為觸摸點，如圖4 所示,，通過內(nèi)插法數(shù)值逼近能非常精確地確定手指位置的坐標(biāo)值,。設(shè)計一個投射電容傳感器陣列的目的是，在同一時間使手指能夠與多于一個的X傳感器和一個以上的Y傳感器發(fā)生作用,，結(jié)合其它技術(shù)能實現(xiàn)多點觸摸,。
圖4 行和列傳感器的信號強度確定了觸摸的位置
當(dāng)幾個觸摸按鍵互相靠近時，接近的手指會導(dǎo)致多個按鍵電容的變化,。Atmel 專利的鄰鍵抑制（AKS）技術(shù)采用迭代法重復(fù)測量每個按鍵上的電容變化,，比較結(jié)果來確定哪個按鍵是用戶想要的。AKS抑制或忽略來自所有其它按鍵的信號,，提供所選擇按鍵的信號,，這可防止鄰鍵的假觸摸。
投射電容式觸摸屏相比其它觸摸屏技術(shù)的優(yōu)勢是：信噪比高,；觸摸屏表面的清晰度和亮度比電阻屏高,；能夠支持多點觸摸；無需用戶校準(zhǔn),。其缺點之一是當(dāng)戴手套或者用絕緣體觸摸時無反應(yīng),，此外，還存在漂移現(xiàn)象,，當(dāng)溫度或濕度較高時會不敏感,，當(dāng)人體或另一只手靠近時會誤動作。
2 觸摸屏系統(tǒng)
如圖5 所示,，一個觸摸屏系統(tǒng)包括：前面板,、傳感器薄膜,、顯示單元、控制器板和系統(tǒng)軟件,。
圖5 觸摸屏系統(tǒng)
前面板是終端產(chǎn)品的最表層,。在某些產(chǎn)品中，它將透明的蓋板圍起來,，以免受到外部惡劣氣候或潮濕的影響,，也防止下面的傳感產(chǎn)品受到劃刻以及破壞。
觸摸屏“傳感器”是一個帶有觸摸響應(yīng)表面的透明玻璃板,，用來檢測觸摸輸入,。該傳感器被安放到LCD 上面，使得面板的觸摸區(qū)域能覆蓋顯示屏的可視區(qū)域,。前已述及，在觸摸時,，根據(jù)電容值變化的數(shù)據(jù),，從而可確定屏幕上的觸摸位置。
用于觸摸屏的LCD 選擇方法與傳統(tǒng)系統(tǒng)中基本相同,，包括分辨率,、清晰度、刷新速度,、成本等,。但在觸摸屏中另一個主要的考慮是輻射電平，由于觸摸傳感器中的技術(shù)基于面板被觸摸所產(chǎn)生的微小電容變化,，能夠輻射許多電磁噪聲的LCD 是設(shè)計中的難點,。
觸摸控制器是一個小型的微控制器芯片，它位于觸摸傳感器和嵌入式系統(tǒng)控制器之間,。觸摸控制器提取來自觸摸傳感器的信息,，并將其轉(zhuǎn)換成嵌入式系統(tǒng)控制器能夠理解的信息。該芯片可以裝配到系統(tǒng)內(nèi)部的控制器板上,，也可以粘貼到玻璃觸摸傳感器上的柔性印刷電路上,。
觸摸屏驅(qū)動器軟件可以來自原廠商，也可以是后來加裝的軟件,。該軟件應(yīng)能使觸摸屏和系統(tǒng)控制器一同工作,，它將告訴產(chǎn)品的操作系統(tǒng)如何解析來自觸摸控制器的觸摸事件信息。在嵌入式系統(tǒng)中,，嵌入式控制驅(qū)動器必須將出現(xiàn)在屏幕上的信息與接收到的觸摸位置進行比對,。
3 MMI 目標(biāo)提取方法
臺灣聯(lián)發(fā)科技公司提供的MTK 手機平臺中的MMI 模塊即人機界面模塊，主要負(fù)責(zé)人機界面的顯示,、屏幕流的控制以及與L4 層進行通信完成人機交互,。MMI 模塊主要由三部分組成,，分別是應(yīng)用層軟件、框架和圖像用戶接口,。
3.1 按鍵提取方法
如圖6 所示,，在獲得觸摸點消息后，系統(tǒng)MMI 層調(diào)用MMI 層坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)提取驅(qū)動層發(fā)送的觸摸點位置信息,，并轉(zhuǎn)化為MMI 層的位置信息,。當(dāng)有觸摸操作進行時，底層驅(qū)動程序向MMI 層發(fā)送觸摸點的位置信息,。在獲得驅(qū)動層觸摸點信息后,，系統(tǒng)MMI 層調(diào)用MMI 層坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)提取驅(qū)動層發(fā)送的觸摸點位置信息，并轉(zhuǎn)化為MMI 層的位置信息,。如果系統(tǒng)所發(fā)事件是按下事件（MMI_PEN_EVENT_DOWN）,，系統(tǒng)根據(jù)觸摸點坐標(biāo)調(diào)用當(dāng)前按鍵信息提取函數(shù)獲得被選按鍵信息；如果是滑動事件（MMI_PEN_EVENT_MOVE）,，則進行滑動方向判斷,。
圖6 按鍵提取流程圖
3.2 滑動操作的目標(biāo)提取方法
以圖片瀏覽為例，手指向左滑動顯示上一張圖片,，向右滑動顯示下一張圖片,。如圖7 所示，設(shè)置有效的滑動區(qū)域,，并且根據(jù)屏幕大小設(shè)置一個合理的滑動閾值,，以防手指的微小滑動導(dǎo)致誤操作。具體操作流程如圖8 所示,。
圖7 手指滑動區(qū)域
圖8 使用拇指滑動控制圖片的操作流程
當(dāng)手指按下時,，首先判斷按下點的坐標(biāo)是否在設(shè)定的有效區(qū)域內(nèi)，再判斷抬起點的坐標(biāo)是否在設(shè)定的有效區(qū)域內(nèi),。當(dāng)手指按下點和抬起點都在有效范圍內(nèi)時,，計算滑動距離，若滑動距離小于設(shè)定閾值,，當(dāng)作是無效觸摸,，不做任何處理?；瑒泳嚯x大于設(shè)定的閾值且向左滑動,，切換為上一張圖片；滑動距離大于設(shè)定的閾值且向右滑動,，切換為下一張圖片,。
4 結(jié)論
從顯示器、手機,，到GPS,、辦公設(shè)備,、醫(yī)療監(jiān)控等各種設(shè)備，觸摸屏都正在快速地應(yīng)用到各個領(lǐng)域,。
觸摸屏具有極好的外觀,，觸控效率高，還提供了較高的安全性能,、抗惡劣氣候性能和耐磨性,，利用多點觸控技術(shù)將開辟一個全新的、廣闊的市場,。