如果您的設(shè)計具有任何類型的用戶界面，您可能很清楚接管傳統(tǒng)按鈕和開關(guān)的各種類型的觸摸感應接口。觸摸界面在風格和可用性方面具有許多優(yōu)點。除了其他好處之外，它們還可以降低制造成本并提高可靠性我使用術(shù)語“可能”，因為為實現(xiàn)這一目標必須滿足許多設(shè)計因素，但人們普遍認為精心設(shè)計的觸摸界面比機械開關(guān)陣列更可靠。

遷移到觸摸傳感接口的應用設(shè)計人員(圖1)正在尋找易于集成的相當堅固，低成本和低功耗的解決方案。分段式LCD歷來是一種流行的選擇，并且在各種醫(yī)療和工業(yè)應用中繼續(xù)發(fā)展。然而，近年來，使用TFT，OLED和CSTN顯示技術(shù)的圖形顯示器的使用已經(jīng)顯著增加。這些顯示器越來越多地使用多點觸控操作界面，提供直觀的菜單，生動的圖形和用戶喜歡的觸摸面板交互。

圖1：具有離散觸摸按鈕的典型操作員界面。

添加混合物是自帶設(shè)備(BYOD)現(xiàn)象，這是允許員工在其工作場所攜帶和使用個人擁有的移動設(shè)備的商業(yè)慣例，包括智能手機，平板電腦和筆記本電腦運行觸摸友好型操作系統(tǒng)(如Windows 8)的PC。

最常用的觸摸技術(shù)是電阻式，表面電容式，投射電容式，表面聲波，彎曲波和紅外線。其中三個現(xiàn)在得到了很多關(guān)注。

與電容式相比，電阻式觸摸更加堅固，不易受到電氣干擾。它依賴于壓力來引起兩層之間的接觸，并且這些層不像電容版本那樣透射，因此顯示器不那么明亮。然而，它們是多功能的 - 它們可以用手指，指甲，手寫筆或任何其他物體操作 - 并且可以接受簽名。

有兩種基本類型的電容式觸摸系統(tǒng)(圖2)：投射電容和表面電容。 Surface具有使用戴手套的手指工作的優(yōu)勢 - 在某些設(shè)備中必不可少 - 但投射電容具有更好的分辨率。預計是目前的最愛。

圖2：iPhone于2007年成為首批使用電容式觸摸屏的智能手機之一。

投射電容技術(shù)本身有兩種傳感方法; “自電容”和“互電容”?；ル娙菔亲畛Ｓ玫模貏e是對于大于3英寸的屏幕，它支持多次或多次觸摸，而自電容限制為兩種。

有微控制器可提供完整的觸摸界面，用于分段和圖形顯示;有些人還擁有完整的圖形或LCD顯示控制器。現(xiàn)在讓我們根據(jù)所使用的觸摸技術(shù)檢查一系列觸摸界面MCU。

一些優(yōu)秀的觸控接口MCU

Cirrus Logic的EP9307(圖3)是一款值得注意的處理器，具有圖形控制和電阻式觸控功能。它是一款基于ARM920T的片上系統(tǒng)(SoC)，具有大型外設(shè)，適用于各種應用，如瘦客戶端計算機，Internet廣播，工業(yè)計算機和專用終端。

其電阻式觸摸屏界面使用12位A/D轉(zhuǎn)換器。觸摸屏界面可對各種模擬觸摸屏執(zhí)行所有采樣，平均，范圍檢查和控制。該控制器僅在發(fā)生有意義的更改時中斷處理器。它支持四線，五線，七線或八線模擬電阻式觸摸屏。

圖3：EP9307是Cirrus Logic的基于ARM920T的SoC。

德州儀器(TI)生產(chǎn)多種分立式觸摸控制器 - 電阻式和電容式。但在這里我們只關(guān)注MCU。對于由4 x 4矩陣傳感器組成的小型觸摸屏或觸摸按鍵陣列，您可能需要考慮低功耗16位MSP430G255。該器件具有高達16 KB的閃存和512字節(jié)的RAM，以及8個10位A/D輸入 - 四個用于觸摸傳感器陣列的垂直和水平尺寸。 TI還為MSP430提供免費電容式觸摸庫和多種帶觸摸屏的設(shè)計套件。此設(shè)備上沒有圖形控制器。

使用任何微控制器的傳統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器進行電容式觸摸接口的缺點是微控制器必須“清醒”并定期掃描傳感器陣列，以便快速檢測并響應用戶輸入操作。

Atmel的ATSAM4LC4AA(圖4)有一個LCD驅(qū)動器模塊，最多可容納13個段和4個公共端子。它還有一個電容式觸摸模塊(CATB)，最多可支持26個按鈕。

圖4：Atmel的SAM4L系列是基于32位ARM®Cortex™-M4 RISC處理器的閃存微控制器系列的成員，運行頻率高達48 MHz。

該處理器運行高達48 MHz的Cortex-M4，閃存無等待狀態(tài)，并具有內(nèi)存保護單元，可提高可靠性和安全性。它具有低至90μA/MHz的有源電流和可配置的電壓調(diào)節(jié)功能。它具有高性能和高效率，具有28個核心標記/mA。更重要的是，它具有256 KB的閃存，32 KB的RAM和一個三通道12位A/D轉(zhuǎn)換器。 MCU具有USB端口和外設(shè)事件系統(tǒng)，允許外設(shè)在沒有CPU干預的情況下接收，響應和啟用外設(shè)事件。異步中斷允許在低功耗模式下進行高級外設(shè)操作。

Microchip的16位PIC24FJ256DA210 MCU具有圖形LCD控制器，帶有三個硬件加速器，一個觸摸接口和一個USB 2.0 OTG。該芯片將以30 Hz，16位/像素處理640 x 480 STN或TFT顯示器。該器件的充電時間測量單元(CTMU)模塊提供精確的差分時間測量，便于使用A/D轉(zhuǎn)換器通道的電容式觸摸傳感器接口。它的時間測量分辨率為1 ns。

該器件的CPU在32 MHz時產(chǎn)生16 MIPS，并具有8 MHz內(nèi)部振蕩器，256 KB閃存和96 KB SRAM。 MCU具有17 x 17位單周期硬件乘法器，32 x 16位硬件分頻器，16 x 16位工作寄存器陣列和C編譯器優(yōu)化指令集。它有24個10位500 Ks/s A/D轉(zhuǎn)換器通道，3個比較器，工作電壓為2.2到3.6 V.

PIC24FJ256有一個完整的開發(fā)套件，指定為DV164039(圖5)，其中包括一個240 x 320的TFT顯示屏。

圖5：Microchip DV164039-ND開發(fā)套件。

圖形類型顯示器中的新星是投射電容式的。投射電容式觸摸傳感器通過測量由于人手指或其他物體的影響而導致的電極上的微小電容變化來操作。根據(jù)Microchip的說法，他們的投射電容軟件可與10位A/D轉(zhuǎn)換器配合使用。該代碼能夠在傳感器通道之間插入128個點。作為參考，根據(jù)Microchip的說法，5 mm標準間距傳感器上的128個點提供了39μm的實際“插值間距”。相比之下，人發(fā)平均為100μm。

飛思卡爾在具有圖形顯示驅(qū)動器和觸摸界面控制的處理器方面有很多不錯的選擇。飛思卡爾的免費Xtrinsic觸摸傳感軟件套件(TSS)3.0支持大量具有觸摸感應輸入(TSI)嵌入式硬件模塊的飛思卡爾MCU。

據(jù)稱TSI模塊(圖6)提供高靈敏度和增強魯棒性的電容式觸摸傳感檢測。每個TSI引腳通過電流源掃描實現(xiàn)電容測量，對電極充電和放電一次或多次。參考振蕩器勾選掃描時間，并在掃描完成時將結(jié)果存儲在16位寄存器中。

圖6：飛思卡爾TSI電路。

飛思卡爾Kinetis MK70FN1M0VMJ15 MCU包括150 MHz Cortex-M4內(nèi)核，圖形LCD控制器，TSI觸摸控制器，IEEE 1588以太網(wǎng)MAC，USB 2.0 On-The-Go以及硬件加密和篡改檢測功能。它具有1 MB閃存，8 KB指令和數(shù)據(jù)緩存，并采用196和256引腳MAPBGA封裝。 K70系列器件包括單精度浮點單元和NAND閃存控制器。 256引腳版本包括用于系統(tǒng)擴展的DRAM控制器。該芯片的圖形LCD控制器支持高達800 x 600的分辨率。

飛思卡爾的另一款值得考慮的是167 MHz，32位ColdFire MCF52277，它提供了一種直接的方式來增加對圖形SVGA LCD接口和電容式觸摸屏控制的支持。該芯片具有128K的SRAM以及USB和CAN模塊，并且沒有內(nèi)部閃存。它具有串行啟動閃存和靈活的外部總線，采用1.4 V~1.6 V電源供電。該芯片的LCD控制器可處理24位/像素，60 Hz刷新至SXGA(1280 x 1024)分辨率，以及三個平面(XGA)+ 1光標平面。

該MCU采用交叉開關(guān)技術(shù)(XBS)，可以從多個總線主控器同時訪問外設(shè)或RAM，以及16通道DMA控制器。它采用196 MAPBGA封裝。還提供評估板(圖7)，名為M52277EVB。

圖7：飛思卡爾M52277EVB ColdFire MCU評估板。

總之，對于各種觸摸界面，有許多好的解決方案。工程師將發(fā)現(xiàn)他們可以使用A/D轉(zhuǎn)換器，單獨的觸摸控制器或與處理器集成的控制器來讀取觸摸顯示器。重要的是要記住，您還需要一些非常好的軟件驅(qū)動程序。