摘要：觸摸屏是成熟的技術，zui基本、也是zui常用的是4/5線電阻觸摸屏。很多標準屏支持多種尺寸，可以選擇多種解碼模擬解決方案。電阻觸摸屏支持多種輸入方法，比如手指、觸摸筆、手套和指甲等等。電容觸摸屏是一種新的解決方案，也有4/5線選擇，標準屏比較少，復雜的模擬解碼器解決方案也比較少。電容觸摸屏比較適合手指的輸入，不太適合指甲、觸摸筆和手套的輸入。
　　
　　電容屏幕zui主要的優勢是表面耐用性，成熟的電阻和電容觸摸屏限于單點觸摸。iTouch等產品則采用了多點觸摸技術，多點觸摸增加了人機接口，并增加了兩路以上的同時輸入或者觸摸點。靜態輸入觸摸的例子有鍵盤或者游戲手柄上的Shift鍵和Control、Alt、Delete功能鍵等，它們都有多路獨立的控制;動態輸入的例子有手勢、命令、旋轉動作或者收縮、擴大等等。使用過多點觸摸技術以后，傳統的觸摸技術就顯得太簡單了。
　　
　　目前，可以使用到多點觸摸技術的應用包括醫療影像（超聲、X射線和MRI在進行圖像處理時需要用到）、信息查詢終端（相片打印、零售信息查詢終端、地圖/導航等）、音樂/視頻播放器（iTouch）、家電等。本文將介紹一個使用數字電阻觸摸屏和MAXIICPLD來實現多點觸摸系統的簡單數字低成本替代方案。
　　
　　多點觸摸解碼
　　
　　任何多點觸摸解決方案都從觸摸屏開始。文中的例子使用NKKSwitch的數字SmartTouch，型號為FTAS225-5.7A-N。還有別的供應商提供的尺寸不同的其他數字電阻屏。處理接口是I2C，但也可以使用其他接口。
　　
　　FTAS225-5.7A-N采用了5.7”疊層屏幕，15行×15列，觸點分辨率為5mm×7mm。屏幕疊層實際上是15×15的開關矩陣。數字電阻屏疊層使用水平和垂直的銥錫氧化物（ITO）走線。走線之間是分開的，觸摸時會使兩層短路。
　　
　　在此次演示中，設計簡化為8×8數字電阻觸摸屏。本例子使用了處理器I2C接口，但是也可以為任何處理器提供任意串行或者并行接口。該設計只需要MAXII將數字電阻觸摸屏與處理器連接起來，利用MAXII內部上拉電阻和內部振蕩器減少外部元件。
　　
　　在圖1中，垂直寄存器在每一列為每一行進行采樣，水平寄存器組成了移位寄存器，陣列每次都被驅動為低電平。圖中波形顯示了沒有觸摸時屏幕是怎樣解碼的。當屏幕上沒有點被觸摸時，行探測信號保持高電平。當屏幕上第2行第2列被觸摸時，導致第二行在C2采樣期間被拉低。每次掃描顯示屏時，I2C模塊向處理器發送8字節數據。
　　　　　　
　　多點觸摸解碼是怎樣工作的呢?圖2中的波形顯示了三個觸點。圖中的手指符號表示每一個觸點是怎樣映射到行列采樣信號的。三個觸點導致掃描期間出現3個低電平脈沖。在某些3手指觸摸條件下，簡單解碼器會錯誤地報告出現混疊信號，而后者是不正確的觸點解碼。3個觸點必須呈三角形，其中兩個點共享一行，兩個點共享一列。圖中的紅圈畫線顯示了混疊信號解碼脈沖。　　　　
　　改進后的解碼器電路可以減小甚至消除混疊信號。首先，我們要做的是時鐘速率提高，通常將時鐘速率提高10-100倍。在圖3中，I2C時鐘從100kHz提高到4MHz。增加了同步移位和采樣使能信號（綠色）。SFT是移位使能信號，SEN是采樣時能信號。加入了時序控制模塊，支持SFT至SEN延時調整（紅色），支持移位使能信號對使能延時調整進行采樣。時序控制模塊能夠減小移位使能采樣，使能延時可以增大移位使能。采樣使能延時獨立地控制每一列、每一行延時。　　　　
　　電路是怎樣去掉混疊信號的呢?在實際系統中并沒有調整時序，時鐘更快一些。RA到RE詳細顯示了產生混疊信號的觸摸屏通路，包括ITO走線阻抗、I到RE。I到RE詳細闡述了產生混疊信號的觸摸屏通路。由于采用了電阻，從手指觸點1到混疊信號脈沖的延時比較大，因此，控制采樣使能時序會忽略它。如左下部的箭頭所示，通過改進采樣使能信號，可以消除混疊信號。圖5詳細顯示了延時和時序變化。時鐘頻率還是比實際例子慢，以方便理解該圖。第0列和第5列的采樣時序不同，以消除混疊信號。雖然C5SEN信號比C0SEN信號滯后，但還是比zui初設計短得多。設計人員的目標是根據觸摸屏和PCB特性，使每一列和每一行的采樣時序足夠長，能夠正確采樣真正的觸摸;同時采樣時序還要足夠短，從而可以忽略混疊信號。利用MAXII器件的可編程能力，使用JTAG可以迅速重新配置設計或者動態進行控制，很容易對電路進行調整。　　　　　　
　　參考設計電路板非常簡單（圖6）。只需將MAXII器件直接連接至觸摸屏的30個引腳，以及15×15LED陣列。還有下載連接線J1，以及SPI或者I2C連接用的擴展插頭J3。相對于I2C接口，LED陣列更容易進行交互式演示。　　　　
　　圖7是MAXII電路結構圖。它包括移位寄存器，含有來自時序控制模塊的移位控制信號。時序控制模塊還控制采樣寄存器。為能夠有效地演示時序變化的影響，將使用JTAG源探測特性Mega向導以及QuartusII和MAXII系列支持的源探測編輯器。　　　　
　　如圖8所示，時序控制模塊有4個狀態，顯示在左下角。“復位”驅動所有引腳為高電平，建立時間為16個時鐘周期。“移位”將列掃描移到左側。“等待”是從移位到采樣的可編程延時。JTAG8模塊控制延時，是從JTAG電纜下載的8位數值，控制來自Quartus源探測編輯器窗口。它還對內部節點進行采樣，以便在Quartus中實時讀取。“等待”周期后，采樣狀態采集列數據。　　　　
　　MAXII是可編程邏輯器件，很容易采用免費的QuartusII設計工具對其進行定制，滿足使用者的應用需求。同時，MAXIICPLD具有以下特性，非常適合數字電阻觸摸屏解碼：大量的I/O引腳，其中超低功耗MAXIIZ系列含有160個I/O，MAXII系列含有272個I/O，很少有處理器提供足夠的I/O來解碼數字電阻觸摸屏;所有MAXII器件都有內部振蕩器和可編程內部I/O上拉電阻;MAXII器件支持在系統可編程，這樣可以先設計印刷電路板，然后再調整時序;MAXII的功耗非常低，MAXIIZ適用于很多電池供電的便攜式應用;zui后，可編程MAXII能夠靈活的支持需要標準或者接口的處理器。