这个项目做了四个月。两周查找单片机内部AD做触摸屏的资料,两周时间选定既带USB又带AD的合适单片机。两周时间试验论证,画原理图。然后制作PCB板,最后调试工程代码。成功实验功能,只是第一步,调试飞点和过滤AD数据才是后面工作的难点。
1,实现原理,用C8051F系列的单片机,带有AD通和USB接口:
以四线触摸屏为例,有四条线引出。分别是Y+、Y-、X+、X-
计算触点的X,Y坐标分为如下两步:
a. 计算Y坐标,在Y+电极施加驱动电压Vdrive, Y-电极接地,X+做为引出端测量得到接触点的电压,由于ITO层均匀导电,触点电压与Vdrive电压之比等于触点Y坐标与屏高度之比。
b. 计算X坐标,在X+电极施加驱动电压Vdrive, X-电极接地,Y+做为引出端测量得到接触点的电压,由于ITO层均
匀导电,触点电压与Vdrive电压之比等于触点X坐标与屏宽度之比。
可以百度一下“单片机内部AD做触摸屏”,但网上的资料都忽略了一核心问题。对比上面两行红字,计算Y坐标都只用了三线,没提到X-。经过实验,X-应断开连接。但计算X坐标时,X-又必须接地。在这个模拟/数字混合的电力中难以实现模拟上的断开。
经过无数次头痛,最终选择场效应管做开关。因为触摸屏内部电阻有几M欧,开关也得用M欧级才能起作用。
2,代码实现:
主要就是实现了上面两步中的四线不断切换状态,用AD来测量电压,再把电压转化成坐标,作后封装成USB数据发送出去。
3,坐标不稳定和飞点的解决
坐标不稳定,就加大每次测量坐标的AD采样数,我用1000次采样求平均值,这样就稳定了。飞点问题很麻烦,按下和抬起时,还有个中间的状态,这时点会乱飘,于是设计一个算法,过滤掉一组坐标中波动超过阀值的,就去掉了飞点,不过偶尔还是会出现一次飞点。
4,一些小问题,我按照C8051的规格书,来做出DEMO板下载程序的接口,却发现不能工作。无奈之下,找一块可以下载的板子,用接N多飞线到DEMO板上。照样实现调试。有时间我会上图,让大家看看。
总结:我总是不断的学习,但都是自学。某个领域无法成为大牛,只好谋求多领域发展。其实人的潜力是无限的,关键看是否还有激情和斗志。我从一个网络苦工,转行到数据库系统开发,其中为了公司各种编程语言和数据库写的软件,把PB、DELPHI、C#、C++build、java统统都搞了一遍,最后擅长了C#,后来又弄个javaweb开发平台,又做起了java。期间用C#给公司写了一些电子工程师用的软件,如GAMMA自动校准、filker自动调试烧录OTP、偏光片切割最大利用率等等,这样有机会接触了电子工程师,向他们学习一些电子开发入门的东西,然后自己买开发板。恰好公司是做LCD和触摸屏的,发现公司竟然每人懂USB,为了自己的薪水提高,就学起了USB,顺利做了这个USB触摸屏项目,内部跳槽到嵌入式开发部。不过这个项目并非在工作期间开发,也不是成为电子工程师后的工作内容,不属于公司资源。也就可以拿来分享了。
-------------------解决飞点的最终方案-----------------------
触摸的抬起一瞬间,理想状态是一个有效触摸点+一个无触摸状态。实际在抬起这个过程中,AD照样会采样,这个点就是无效的飞点。
既然不是硬件专家,从物理上无法解决,只能从软件上解决。
放下这个项目几天后,坐在公交车上突然来了灵感,为什么不延迟发送坐标呢?电子上延迟一小段50ms,对于人来说几乎感觉不到延迟(事实上从触摸那一瞬,到AD采样512次,到计算平均值再从USB上传,延迟已达到100多ms,具体体现出来一秒内最多发送7,8个坐标。打开画图工具,快速触摸乱画,能看到圆变成了折线)。
说干就干,原来这么简单,这样就直接去除抬起前的的无效坐标点代价仅是延迟一个AD采样的时间:
if(不是抬起动作)
{
通过USB发送上一个点坐标
}
else
{
发送抬起动作
}
做一个真正的产品不容易,同一批触摸屏,用这个工程。在非触摸状态下,AD采样出来电压值有一个区间波动。也不可能对每个屏都手动校准。不过纯软件算法上的东西都不是问题,只要不是莫名其妙的模拟电路问题就有信心搞定。