一、输入类设备简介

1、input/output

(1) IO 输入输出，是计算机系统中的一个概念。计算机的主要功能就是从外部获取数据,，然后进行计算加工得到输出数据，并输出给外部（计算机可以看成数据处理器）。计算机和外部交互就是通过 IO。每一台计算机都有个标准输入和标准输出。

2、常见输入类设备

(1) 键盘、鼠标、触摸屏、游戏摇杆、传感器、（摄像头并不是一个典型的输入类设备）

3、触摸屏的特点

(1) 触摸屏和人的关系很紧密，尤其是电容式触摸屏。

(2) 触摸屏和显示器关系很紧密。

(3) 典型应用：手机、平板电脑、收银机、工业领域。

4、触摸屏的分类

(1) 常见的触摸屏分为 2 种：电阻式触摸屏和电容式触摸屏。早期用电阻式触摸屏，后来发明了电容式触摸屏。

(2) 这两种的特性不同、接口不同、编程方法不同、原理不同。

5、触摸屏和显示屏的联系与区别

(1) 首先要搞清楚：触摸屏是触摸屏，用来响应人的触摸事件的；显示屏是显示屏，用来显示的。现在用的显示屏一般都是 LCD。

(2) 为什么很多人会搞混这两个概念，主要是因为一般产品上触摸屏和显示屏是做在一起的。一般外层是一层触摸屏，触摸屏是透明的，很薄；底下是显示屏用来显示图像，平时看到的图像是显示屏显示并且透过触摸屏让人看到的。

二、电阻式触摸屏的原理

1、薄膜+玻璃（需要尖锐硬物来点击）

(1) 要点是薄、透明。前面板硬度稍弱，可以被硬物按下弯曲，后面板硬度很高，不会弯曲。

(2) 前面板和后面板在平时没有挨住，在外力按下之后，前面板发生（局部）形变，在这一点上前后面板会挨住。

2、ITO（导电+透明+均匀压降）

(1) ITO是一种材料，其实是一种涂料，特点就是透明、导电、均匀涂抹。

(2) 本来玻璃和塑料都是不导电的，但是涂上 ITO 之后就变成导电了（同时还保持着原来透明的特性）。

(3) ITO不但导电而且有电阻，所以中间均匀涂抹了 ITO 之后，就相当于在 x1 和 y1 之间接了一个电阻，在 x2 和 y2 之间也接了一个电阻。因为 ITO 形成的等效电阻在整个板上是均匀分布的，所以在板子上某一点的电压值和这一点的位置值成正比。

(4) 触摸屏经过操作，按下之后要的就是按下的坐标，坐标其实就是位置信息，这个位置信息和电压成正比了，而这一点的电压可以通过 AD 转换得到。这就是整个电阻式触摸屏的工作原理。

3、X/Y轴分时AD转换

(1) 下面要研究如何得到按下的这点的电压。

(2) 在第一个面板的一对电极上加电压，然后在另一个面板的一个电极和第一个面板的地之间去测量。在没有按下时测试无结果，但是在有人按下时在按下的那一点2个面板接触，接触会导致第二个面板上整体的电压值和接触处的电压值相等，所以此时测量到的电压就是接触处在第一个面板上的电压值。

(3) 以上过程在一个方向进行一次即可测得该方向的坐标值，进行完之后撤掉电压然后在另一个方向的电极上加电压，故伎重施，即可得到另一个方向的坐标。至此一次触摸事件结束。

4、电压值对应坐标值（校准）

(1) 电压值和坐标值成正比的，所以需要去校准它。校准就是去计算(0, 0)坐标点的电压值是多少。

5、思考：为什么电阻式触摸屏不支持多点触摸

三、S5PV210 的电阻触摸屏控制器

1、ADC与触摸屏控制器结构框图

(1) S5PV210 一共支持 10 路模拟输入，分别为 AIN0-AIN9。其中 AIN0 和 AIN1 是只做模拟输入的，AIN2-AIN9 分别可以支持 2 个电阻式触摸屏。所以 4 个模拟输入引脚负责一个电阻式触摸屏。

(2) AD转换和触摸屏控制部分有 2 个附属单元。其中一个是反向控制 AINn 引脚的逻辑，主要作用是在触摸屏获取坐标的过程中，分时给 xy 方向供电和测量；第二个是中断产生部件，如果 AD 转换完成（主要针对 AIN0 和 AIN1 这两路的）或者触摸屏被人按下/弹起时，中断产生部件会产生一个中断通知 CPU 来处理事件，这样就不用轮询监测触摸屏事件了。

2、Normal Operation Mode & Separate X/Y Position Convertion Mode

(1) AD转换器有2种工作模式：正常操作模式，分时 X/Y 位置转换模式。

(2) 正常操作模式用作普通的 AD 转换，分时 X/Y 位置转换模式用作电阻式触摸屏。

正常 AD 转换下，将 AD 转换值放在 TSDATX 中，在分时 X/Y 模式下，会将X/Y坐标分别放在 TSDATX 和 TSDATY 中。

(3) 对于 AIN0 和 AIN1 来说，没有这么多模式，他们只能工作在普通模式；对于 AIN2-AIN9 来说，因为被复用，所以才有 2 种模式。如果我们将这几个引脚用作普通 AD 转换，则配置为普通模式，如果用作电阻式触摸屏检测，则配置成分时 X/Y 模式。

3、中断参与

(1) 其实普通 AD 转换和触摸屏 AD 转换本身都可以不在中断参与下完成。

(2) 普通 AD 转换如果不要中断，那就去查询。开启一次转换后，然后不断查询标志位，直到 AD 转换完，硬件自动置位标志位后我们才去读取转换值就不会错。当然也可以用中断，控制器提供了一个相应的中断给普通 AD 转换。

(3) 触摸屏也可以用或者不用中断。对于 SoC 来说永远不知道人会什么时候按下或者弹起触摸屏，所以触摸屏的按下/弹起对 SoC 来说是纯粹的异步事件。对于这种情况，SOC 只有 2 种解决方案：轮询和中断。

4、主要寄存器

四、电容触摸屏的原理

1、人体电流感应

(1) 利用人体电流感应现象，在手指和屏幕之间形成一个电容，手指触摸时吸走一个微小电流，这个电流会导致触摸板上 4 个电极上发生电流流动，控制器通过计算这 4 个电流的比例就能算出触摸点的坐标（这个计算过程中涉及到 AD 转换）。

2、专用电路计算坐标

(1) 电阻式触摸屏本身是一个完全被动器件，里面没有任何 IC 和电路，它的工作逻辑完全在 SoC 控制器上；但是电容式触摸屏不同，电容式触摸屏需要自带一个 IC 进行坐标计算。因此电容式触摸屏工作时不需要主机 SoC 控制器参与。

(2) 为什么这样设计？主要原因是因为电容式触摸屏的坐标计算太复杂，普通程序员无法写出合适的代码解决这个问题，因此在电容式触摸屏中除了触摸板之外，还附加了一个 IC 进行专门的坐标点计算和统计。这个 IC 全权负责操控触摸板得到触摸操作信息，然后再通过数字接口和主机 SoC 进行通信。

3、多个区块支持多点触摸

(1) 电阻触摸屏不支持多点触摸，这是它本身的原理所限制，无法改变无法提升。

(2) 电容式触摸屏可以支持多点触摸（也可以单点触摸）。

按照之前讲的电容式触摸屏的原理，单个电容式触摸屏面板也无法支持多点触摸，但是可以将一个大的触摸面板，分成多个小的区块，每个区块相当于是一个独立的小的电容式触摸屏面板。

(3) 多个区块支持多点触摸，让电容触摸屏坐标计算变复杂了，但是这个复杂性被电容触摸 IC 吸收了，还是通过数字接口和主机 SoC 通信报告触摸信息（触摸点数、每个触摸点的坐标等）。

4、对外提供 I2C 的访问接口

(1) 整个电容触摸屏包含 2 部分：触摸板和电容触摸 IC。触摸板就是一个物理器件，电容触摸 IC 一般做到触摸屏的软排线（FPC）上面，电容触摸 IC 负责操控触摸板、通过 AD 转换和分析得到触摸点个数、触摸坐标等信息，然后以特定的数字接口与 SoC 通信。这个数字接口就是 I2C。

(2) 对于我们主机 SoC 来说，电容式触摸屏其实就是一个 I2C 从设备。主机只需要通过 I2C 总线对这个从设备进行访问即可（从设备有自己特定的从设备地址）。从这里来讲，其实电容式触摸屏和其他的传感器（gsensor等）并没有任何区别。

五、ft5x06 电容触摸 IC 简介

1、电阻式触摸屏和电容式触摸屏的特点对比

(1) 耐久性电容式触摸屏不容易坏，电阻式触摸屏易坏
(2) 抗干扰性电容式触摸屏差一些，电阻式触摸屏要好一些
(3) 精准度电容式触摸屏差一些，电阻式触摸屏好一些
(4) 用户体验电容式触摸屏要好一些，电阻式触摸屏要差一些
(5) 价格电容式触摸屏贵一些，电阻式触摸屏便宜很多

2、思考：为什么工业应用中要用电阻式触摸屏？

(1) 消费电子产品（手机、平板电脑）用电容式触摸屏。但是在工业领域都是用电阻式触摸屏，就是因为工业领域环境比较恶劣，电容式触摸屏容易受干扰，所以不合适。

3、触摸屏的发展方向

(1) 更薄、更透明、更精准、支持点数更多。

(2) 把电容触摸屏和LCD做在一起。可以做到更薄、更透明、价格更低。但是面临的困难是抗干扰性要求更高。

4、ft5x06的数据手册浏览

(1) 软件工程师并不关心触摸屏的工艺问题，只关心软件编程接口（物理层是 I2C）。

源自朱有鹏老师.

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