摘要：跟着触摸屏的遍及，两点／多点触控功用成为人们新的重视点。本文介绍了电阻式触摸屏两点触摸操控芯片BU21023的功用与运用，并依据嵌入式Linux体系完结了电阻式触模屏的两点触控功用。该计划能够用于一般四线电阻式触摸屏上，并且能够有用地下降完结两点触控功用所需的硬件本钱。
要害词：电阻式触摸屏；两点触控；嵌入式体系
导言
跟着技能的前进，便携式电子设备现已成为人们日子中必不可少的东西，而一般用户的巨大数量使得便携式电子设备的人机接口成为开发者重视的要点。现在，绝大多数的手机和平板电脑都运用触摸屏作为首要输入设备，以供给友爱的人机界面和杰出的用户体会。现在，在便携式电子设备上运用最广泛的触摸屏首要是电容式和电阻式两种。电容式触摸屏最大的优势在于其多点触控技能已绎比较完善，广泛运用于很多电子产品中；可是电容式触摸屏价格昂贵，且对作业环境、机械与电路规划有较高要求。而电阻式触摸屏本钱低、规划简略，此前限制其运用的首要因素在于仅能够进行单点触控。事实上，关于电阻式触摸屏两点触控的研究成果现已到达能够大规模运用的阶段。本文运用ROHM公司的两点触摸操控芯片BU21023完结了电阻式触摸屏的两点触控功用。
1 BU21023简介
BU21023内置10位的ADC，并内置一颗8位的MCU 用于坐标的核算，供给的分辨率最高为1024×1024。BU21023的结构框图如图1所示。
该芯片经过触摸屏接口的4个引脚与一般四线电阻式触摸屏相衔接。存MCU的Host接口方面，BU21023供给两种通讯办法——4线SPI或2线串行通讯(类似于I2C总线协议)，用户能够运用IFSEL引脚挑选通讯办法。4线SPI协议能够供给最高15 Mbps的通讯速度，可是依据协议，这种办法需求独占4个引脚；而2线串行通讯办法只占用2个引脚，且能够与其他设备共用总线，可是最高只能供给400kbps的通讯速度。实践运用中MCU的Host接口引脚资源一般比较严重，因而选用串行通讯较多。依据此种考虑，本文也选用2线串行通讯。此外，该芯片在作业前需求下载一个8 192字节的固件。这段代码能够存储在EEPROM中经过EEPROM接口下载，也能够存放在MCU的程序空间经过串行通讯下载。本文采纳后一种办法。
BU21023的作业电压规模为2．7～3．6 V，契合一般便携式电子设备的供电电压要求。依据实践丈量，其作业时电流耗费约为7 mA，而当芯片进入休眠形式后，电流耗费下降到30～40μA。因而该芯片十分适宜用于各类便携式电子设备中。
2 作业机制
典型电阻式触摸屏的作业部分一般由3部分组成：两层通明的阻性导体层、两层导体之间的隔离层和电极。触摸屏作业时，上下导体层相当于电阻网络，一些有压力施加到触摸屏上，上基层线路导通。此刻，在XP、XN上别离加VREF、0 V电压，使X面上形成了从0～VREF的电压梯度，触摸点至XN端的电压为该两头电阻对VREF的分压，分压值代表了触摸点在X方向的方位。然后，将Y面的一个电极(如YN)端悬空，可从另一电极(YP)取出这一分压，将该分压进行A／D转化，并与VREF进行比较，便可得到触摸点的X坐标。同理，在YP、YN上别离加VREF、0 V电压，而将X面的一个电极(如XN)悬空，从另一电极(XP)上取出触摸点在Y方向的分压，即可得到Y坐标。
这种丈量办法决议了它只能得出一个触点的坐标。而BU21023则经过收集更多数据来核算得出两个触点的坐标。其作业时序如图2所示。
在1时段，芯片在XP与YN两头加上电压，丈量XN与YP端的电压；在2时段，芯片在XP与XN两头加上电压，丈量YP与YN端的电压；在3时段，芯片在YP与YN两头加上电压，丈量XP与XN端的电压。经过这些丈量取得数据后，在4时段进行核算得出两个触点的坐标。整个丈量核算周期耗时约4 ms，相对一般的电阻式触摸屏操控芯片的丈量周期更长，可是依然满足检测下手的动作。在悉数丈量核算完结后，假如有设定间歇作业形式的话，则会在5时段等候到满足的时刻。
3 体系硬件规划
本文选用的硬件渠道运用TI公司的OMAP3530作为主机。OMAP3530选用ARM Cortex-A8架构，具有丰厚的外围接口，包含3组I2C总线操控器与4组SPI操控器。BU21023部分的硬件衔接电路如图3所示。
BU21023芯片经过XP、XN、YP和YN四个引脚与4线电阻式触摸屏相衔接，将IFSEL置高挑选通讯办法为2线串行形式，经过SCL和SDA衔接Host端的I2C总线操控器，INT为中止信号引脚，SEL_CSB和RSTB别离为片选与硬件复位。
4 驱动软件规划
本文所选用的体系环境为Android 2．2版别，运用Linux Kerncl 2．6．32。在Linux体系中，设备驱动程序是一组相关函数的调集。它包含设备服务子程序和中止处理程序。本文的驱动程序中重要的是上电及初始化子程序和中止处理程序。
4．1 上电及初始化子程序
在BU21023芯片上电后等候200μs，由主机将RSTB引脚拉高。然后对根本寄存器进行装备，需求装备的共有20个寄存器。完结寄存器装备后，经过向SYSTEM(0x40)寄存器写入0x01来发动芯片的模仿部分。等候100μs后开端下载固件，经过向CMN_SETUP1(0x31)寄存器写入0x02，将下载途径装备为从Host端下载，尔后能够向EX_WDAT(0x72)寄存器写入固件，共8192字节。在写入完结后能够经过读取EX_CHK_SUM1～EX_CHK_ SUM3(0x74～0x76)的值来校验。假如这个校验值与固件前8189个字节的和持平，则下载成功。完结固件下载后，铲除一切中止信息，然后向SYSTEM(0x40)寄存器写入0x03以发动芯片的内置MCU。在得到发动成功的中止信息后铲除该中止，则芯片初始化完结，进入作业状况。
4．2 中止处理程序
中止处理程序是整个触控程序的要害部分。
BU21023的中止包含6种状况，坐标更新和丧命过错足首要的2种，别的4种为程序下载完结、进入休眠形式、退出休眠形式和主动校准完结。中止类型能够从INT_STS寄存器读出。关于后4种中止类型，在中止处理程序中不需求进行处理，直接铲除中止即可。
若中止类型为丧命过错，则应当渎取ERR_STS寄存器的信息，该信息标明晰产生过错的原因。或许的过错原因共有14种，包含固件下载异常中止、主动校准失利、丈量周期过短和ADC无呼应。前3种状况能够经过软件手法康复，最终一种过错，能够测验从头上电发动。
当芯片处于正常作业状况，得到的中止应该都是坐标更新。不同版别的固件其产生该类型中止的条件或有不同，为使得程序具有通用性，采纳如下办法处理：将中止设置为下降沿触发，当第一次产生坐标更新的中止时，屏蔽该类型的中止，然后读取芯片的POS_X1_H～POS_ Y2_L(0x20～0x27)这8个寄存器。这些寄存器内存储的是两个触点的X与Y坐标。若两个触点的坐标不都为0，则有触摸产生，此刻将触摸坐标处理后上报至体系，并敞开一个守时器。运用守时器守时读取坐标信息，并将坐标处理后上报至体系，直至读取到两个触点的坐标都为0。当两个触点的坐标都为0时，标明此次触控操作完毕，将坐标上报后，封闭守时器，铲除中止信息，最终免除对坐标更新中止的屏蔽。这样，一次完好的触控操作的检测就完结了。
这种办法的优点有以下儿点：
①首要，这种办法能够适用于不同版别的固件，当固件有晋级时不需求修正驱动程序。
②其次，运用守时器来守时读取坐标能够有用减轻Host MCU的担负。事实上考虑到人手的移动速度，过高频率地读取坐标彻底没有必要，只会形成Host MCU的担负添加。能够依据体系的繁忙程度和收集到的信息状况选取一个适宜的时刻距离。
③选用这种办法，INT引脚在有触控的时分坚持低电平，在没有触控的时分坚持高电平，这也契合现在市场上绝大部分电阻式触摸屏操控芯片的中止界说，减轻了开发时分的作业量。
5 触摸屏参数测定
因为不同的触摸屏其物理参数不同，因而在实践运用前需求测定相关参数，并写入芯片相关寄存器内，供坐标核算时运用。
需求测定的参数共有8个，别离存储于CMN_SETUP2(0x31)、SETUP_X(0x34)、SETUP_Y(0x35)、OFS_X(0x36)、OFS_Y(0x37)、TH_DET_TOUCH(0x3A)、EVR_X(0x63)及EVR_Y(0x64)这8个寄存器内。0x31寄存器存储的首要是X轴与Y轴的方向设定信息。因为装置时触摸屏与显示屏的坐标方向或许不同，经过此参数设定使触摸屏的坐标系与显爪屏一致。在完结方向没定后，需求测定的参数为X方向与Y方向的ADC参阅电阻阻值，数据别离存入0x63与0x64寄存器。之后设定的为0x3A寄存器，该寄存器存储的参数为有触点与无触点的判别阈值。0x34～0x37寄存器存储的信息则用来断定是否两点触摸并核算两点坐标。
此外，BU21023还有手势辨认功用，因为Android体系自带有手势辨认，故不运用BU21023的此功用，因而手势阈值参数不做测定，对应的TH_DET_GESTURE(0x3B)寄存器直接运用初始值。
需求留意的是，这些参数测定的成果直接影响两点检测时的准确度。因而，在开发时能够测定若下组参数后选取一组作用最佳的参数。
结语
BU21023具有低功耗、易开发的特色，能够在一般四线电阻式触摸屏上完结两点触控功用。该芯片适用于各类便携式电子设备，并能够协助开发者用较低的硬件本钱完结较好的用户体会。因而，该芯片有望大规模运用在移动电话或平板电脑开发中。
