CN101373416B - 一种电阻式触控面板控制器与判别并运算多点坐标的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种应用在电阻式触控面板的控制器架构与运算并判断多点触控的坐标方法，其是包括有：提供一电阻式触控面板，根据一第一接触体与至少一第二接触体分别与所述的电阻式触控面板接触的一接触时间差决定所述的第一接触体与所述的第二接触体的接触顺序，并通过所述的电阻式触控面板所感测的电压值依序决定一第一接触坐标以及至少一中点坐标，且所述的第一接触体是与所述的电阻式触控面板持续保持接触；根据所述的第一接触坐标与所述的中点坐标，依序决定至少一第二接触坐标，其中，所述的中点坐标、所述的第二接触体与所述的第二接触坐标的数量相同。

Description

一种电阻式触控面板控制器与判别并运算多点坐标的方法

技术领域

本发明涉及的是一种电阻式触控面板控制器的架构与运算判断多点触控的方法，尤其是指一种通过历史坐标的位置计算出新坐标的方式产生多点坐标，再输出在显示器上，以形成一种可执行多点触控的功能。 

背景技术

触控面板起源在1970年代美国军方为军事用途而发展，1980年代技术移转至民间使用，进而发展为各式用途。传统电子计算装置(例如：计算机)的输入方式乃以键盘或鼠标等外围设备来作为输入接口，然而这些外围输入装置的体积过大不易携带，容易造成电子产品薄型化的一大阻碍。因为薄型化电子装置的需求，触控面板在可携式电子产品也逐渐受到消费者的青睐而崭露头角。另外，触控面板除了应用在个人可携式信息产品的外，应用领域也逐项扩向信息家电、公共信息、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备、与工业设备等领域，因此触控面板的研究发展，近年来也逐渐成为电子产业发展的重心。 

电阻式触控面板因其具价格上的优势，是目前使用量最多的一个技术，电阻式的原理是利用上、下两片接触时所产生电压降的方式来寻找坐标轴，如下图，X轴和Y轴各由一对0～5V的电压来驱动，当电阻式触控面板被触碰(Touch)到的时候，由于回路被导通，而会产生电压降，而控制器则会算出电压降所占的比例然后还进一步算出坐标轴。 

从电阻式触控面板的结构面来讲，其是具有上、下两层面板，通常面板上层是以氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)电镀在饱和多元酯(PET)来当材料，下层则是同样以氧化铟锡电镀在饱和多元酯或是玻璃来当材料，平常没使用的时候上、下两层需以绝缘体(Spacer Dot)来撑开，否则将会产生光标固定每一点(Constant Touch)的问题。 

所述的现有电阻式触控面板是由一对0～5V的电压来驱动，当电阻式触控面板被触控到的时候，由于回路被导通，而会产生电压降，且送出(X、Y轴)坐标， 而此控制方式仅能做一单点触控，无法达到多点触控，本发明即为提出一种在电阻式触控面板上实施多点触控的方法与架构，可有效解决现有技术问题。 

发明内容

本发明的主要目的为提供一种电阻式触控面板控制器的架构与运算并判断多点坐标方法，通过历史坐标的位置，而进一步计算出新坐标的方式产生多点坐标，再输出在一显示器，而具有下列优点： 

1.原理与架构简单 

2.应用多点触控方式完成相应功能的操作。 

3.能大幅降低硬件成本。 

4.无须还改或特别设计触控面板 

为了达到上述的目的，本发明提供一多点触控面板控制器的运算判断方法，其是包括有： 

提供一电阻式触控面板，根据一第一接触体与至少一第二接触体分别与所述的电阻式触控面板接触的一接触时间差决定所述的第一接触体与所述的第二接触体的接触顺序，并通过所述的电阻式触控面板所感测的电压值依序决定一第一接触坐标以及至少一中点坐标，且所述的第一接触体是与所述的电阻式触控面板持续保持接触；根据所述的第一接触坐标与所述的中点坐标，依序决定至少一第二接触坐标，其中，所述的中点坐标、所述的第二接触体与所述的第二接触坐标的数量相同。 

为达上述的目的，一种多点触控面板控制器架构，其是应用在电阻式触控面板控制器，其是包括有： 

至少一组先进先出缓冲器，储存一面板所输出的X、Y轴坐标数值； 

一触碰侦测器，用以读取先进先出缓冲器的数值是否大于一预定值，判断面板是否二点以上的接触，并输出一控制信号； 

一触控模式切换电路，接收触控侦测器的控制信号，以决定触控模式切换电路的状态切换； 

一坐标产生电路，读取所述的先进先出缓冲器与所述的参考触控模式切换电路状态以获得X、Y轴坐标数值； 

一坐标缓存器，储存所述的坐标产生电路所传送X、Y轴坐标数值； 

一运算坐标选择电路，同时参考所述的坐标缓存器、所述的触控模式切换电路与所述的先进先出缓冲器的数据，以计算出大于第二点的新触碰点的X、Y轴坐标数值； 

一中点计算电路，用以计算出多点之间之中点；以及 

一坐标比对电路，用以比较多点之间哪个点被释放，并将比较后的信号传送至触控模式切换电路。 

附图说明

图1A、图1B、图1C为本发明根据历史坐标来计算出新坐标的方式示意图； 

图2A、图2B、图2C、图2D、图2E为本发明根据历史坐标来计算出新坐标的方式再一示意图； 

图3为本发明多点触控面板控制器的运算判断方法流程图； 

图4为本发明多点触控面板控制器的功能方块架构图； 

图5A、图5B、图5C即公开所述的图4架构的运算判断流程。 

附图标记说明：P1～第一点；Pm～第一点与第二点之中点；P2～第二点；11～开始；12～X、Y坐标修正；13～判定面板是否被触碰；14～进入单点扫瞄以取得一单点坐标；15～第一次判断所述的单点坐标是否产生不连续性的变化；16～判断所述的单点坐标是否为初始点；17～执行多点扫描并计算出多点坐标位置；18～第二次判断所述的单点坐标是否产生不连续性的变化；21～电阻式触控面板；22～模拟/数字转换器；23～先进先出缓冲器；24～触碰侦测器；25～触控模式切换电路；26～坐标产生电路；27～运算坐标选择电路；28～坐标缓存器；29～中点计算电路；30～坐标比对电路；31～I2C接口总线。 

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 

请参阅图1A、图1B、图1C所示，为本发明根据历史坐标来计算出新坐标的方式示意图，其中历史坐标是指保留在触控面板的接触点的位置，利用所述的历史坐标来计算出新坐标的方式产生多点坐标输出在电阻式的面板上，其实现的运算原理如下： 

其中图1A为触碰面板第一点位置，若所述的第一点P1位置保持触碰状态， 便形成历史坐标。 

其中图1B为触碰面板第一点位置保持触碰状态下，第二点触碰位置产生，但此时显示在触控面板的坐标位置，为第一点与第二点之中点Pm位置，且所述的中点坐标位置电压降产生不连续的跳动，所述的不连续跳动经由面板内部组件侦测后，即可判断面板上同时有两点位置被触碰。 

其中图1C所取得第一点P1位置(被记录的历史坐标)与第一点与第二点之中点Pm位置后，利用反相向量与第一点P1位置与第一点与第二点之中点Pm位置距离，来计算正确第二点P2位置。 

请参阅图2A、图2B、图2C、图2D、图2E所示，为本发明根据历史坐标来计算出新坐标的方式再一示意图，其中是以三点接触据以说明多点碰触的实际情况，其实现的运算原理如下： 

提供一电阻式触控面板，根据一第一接触体(例如，使用者的拇指)与至少一第二接触体(例如，使用者的食指与中指)分别与所述的电阻式触控面板接触的一接触时间差决定所述的第一接触体与所述的第二接触体的接触顺序(此例的碰触顺序依序为P1，P2，P3)，并通过所述的电阻式触控面板所感测的电压值依序决定一第一接触坐标(即点P1的坐标)以及至少一中点坐标，即点Pm1与点Pm2的坐标，但实际上所述的电阻式触控面板仅有产生最后一个点Pm2的坐标，其余中点坐标(此例为Pm1)需视为历史轨迹，且所述的第一接触体是与所述的电阻式触控面板持续保持接触；根据所述的第一接触坐标(即点P1的坐标)与所述的中点坐标(点Pm2的坐标与历史轨迹的点Pm1的坐标，依序决定至少一第二接触坐标(即点P3与点P2的坐标)，其中，所述的中点坐标、所述的第二接触体与所述的第二接触坐标的数量相同。 

通过上述的实施例，如将其延伸至还多接触体时，则其概念为因电阻式触控面板的感测，其原理是以所侦测到的电压值换算成对应的坐标位置。当只有一个接触体接触到电阻式触控面板时，触控面板可以侦测到所述的接触体在面板上的绝对坐标(即P1)。若当有两个以上的接触体同时存在于触控面板上时，因触控面板无法侦测到所有接触体的对应坐标，只能侦测到一个唯一之中点坐标Pm(measure point)，此坐标Pm与所有接触到触控面板的接触体的绝对坐标有一关系式存在。假设目前有n-1个接触体同时存在于触控面板上，因触控面板仅会产生一个唯一坐标Pmn-2。若此时第n个接触体触碰到触控面板，其在触控面板上 对应的绝对坐标为Pn，则触控面板会产生一个唯一的坐标Pmn-1，而Pmn-1与这n个物体的关系式是Pmn-1为Pmn-2与Pn之中点坐标。由于在与触控面板上只能依序侦测到Pmn与Pmn-1，所以可以借由Pmn与Pmn-1推导出第n点的坐标Pn。若有n个接触体在不同时间点触碰到触控面板，并依此n个接触体接触到面板的时间先后顺序定义其对应的绝对坐标为P1、P2、P3...Pn，则依时间顺序的先后，触控面板会依序侦测到绝对坐标P1与中点坐标Pm1、Pm2、Pm3...，而当n个接触体完全接触到触控面板时，最后触控面板会侦测到唯一一个中点坐标Pmn-1(即最后一个中点坐标)根据后续所叙明的关系式，我们可以由绝对坐标P1与中点坐标Pm1推导出绝对坐标P2，再由中点坐标Pm1与中点坐标Pm2推导出绝对坐标P3，以此类推。 

请参阅图3，根据上述概念的公开，可以简单整理出一种单点或多点判断流程，但需注意的下列流程仅是一种较佳实施流程，本发明的实施概念需以专利范围为主： 

11～开始； 

12～X、Y坐标修正，所述的步骤意味着面板内部运算电路的初始化； 

13～判定面板是否被触碰，所述的触碰的工具可能是触控笔或手指，若执行结果为是，则执行步骤14；若为否，则重复执行步骤13； 

14～进入单点扫瞄以取得一单点坐标，所述的单点坐标可能为多点触碰的第一点(历史坐标)，第二点以后的坐标有待后续的步骤来判断； 

15～第一次判断所述的单点坐标是否产生不连续性的变化，所述的单点坐标位置若产生电压降产生不连续的跳动，所述的不连续跳动经由面板内部组件侦测后，即可判断面板上同时有两点位置被触碰，若执行结果为是，则执行步骤16；若为否，则执行步骤14，以取得单点坐标； 

16～判断所述的单点坐标是否为初始点，因单点坐标有可能是单点触碰的位置或多点触碰所产生之中点位置，经由其它组件加以传递信号与运算，即可有效判断所述的单点坐标是否为初始点，若执行结果为是，表示所述的面板的触控状态仅为仅为单点触控，故再执行步骤12；若执行结果为否，表示所述的面板的触控状态为多点触控，则执行步骤17； 

17～执行多点扫描并计算出多点坐标位置，若判断多点触碰的状态，即可利用第一点位置(被记录的历坐标)与第一点与多点所形成多边形之中点位置(自 动形成的坐标点，但不是正确使用者所触碰第二点以后的坐标)后，利用反相向量与第一点位置与中点位置距离，来计算正确多边形各点位置；以及 

18～第二次判断所述的单点坐标是否产生不连续性的变化，若执行结果为是，表示单点坐标位置若不再产生电压降产生不连续的跳动，代表多点扫描所形成多边形已固定，不再变化，故再回得步骤17以获得最终多点坐标；但若执行结否为是，代表使用者按下多点坐标后，仍继续触碰新的坐标点，故需回到步骤14去执行取得新单标坐标，再通过后续步骤加以计算。 

所述的经由已知第一点来计算第二点正确位置的公式演算如下： 

X坐标公式如下： 

一点时：X₁＝NEWx 

第二点按下时： 

X₂＝[(NEW_X-mid_x1)×2]+mid_x1

其中mid_x1＝X₁

第三点按下时： 

X₃＝[(NEW_X-mid_x2)×2]+mid_x2

其中 ${\mathrm{mid}}_{x2}=\frac{X_2-{\mathrm{mid}}_{x1}}{2}+{\mathrm{mid}}_{x1}$

第四点按下时： 

X₄＝[(NEW_X-mid_x3)×2]+mid_x3

其中 ${\mathrm{mid}}_{x3}=\frac{X_3-{\mathrm{mid}}_{x2}}{2}+{\mathrm{mid}}_{x2}$

第五点按下时： 

X₅＝[(NEW_X-mid_x4)×2]+mid_x4

其中 ${\mathrm{mid}}_{x4}=\frac{X_4-{\mathrm{mid}}_{x3}}{2}+{\mathrm{mid}}_{x3}$

可导出： 

X₁＝NEWx，mid_x1＝X₁

其中 ${\mathrm{mid}}_{x\left(n\right)}=\frac{X_n-{\mathrm{mid}}_{x(n-1)}}{2}+{\mathrm{mid}}_{x(n-1)}$

Y与X相同，故 

Y₁＝NEWy，mid_y1＝Y₁

其中 ${\mathrm{mid}}_{y\left(n\right)}=\frac{X_y-{\mathrm{mid}}_{y(n-1)}}{2}+{\mathrm{mid}}_{y(n-1)}$

如图4所示，为本发明多点触控面板的功能方块架构图，本实施例所提出的 电阻式触控面板(panel)21是市面上常见的电阻式触控面板，将电阻式触控面板21所输出通过一模拟/数字转换器(A/D Converter)22将X、Y轴坐标储存在t，t+1的一先进先出缓冲器(FIFO queue)23里面，利用一触碰侦测器(Touch detect)24来判断t，t+1两点的值若超过一定的大小，则代表有另外的触控笔或手指触碰所述的面板超过两点以上，发出讯号告知一触控模式切换电路(Touch Switch)25状态改变，此时一坐标产生电路(General point)26也利用所述的触控模式切换电路25的状态、一运算坐标选择电路(Calculated point)27从一坐标缓存器(Savequeue)28以及从先进先出缓冲器(t，t+1)23读到的信息计算出来新点的位置，所述的坐标缓存器28所储存X、Y轴坐标数值，为通过一I2C接口总线31(或一SPI接口总线)送出。而一中点计算电路(Compare point)29则是计算出三点之间之中点以供一坐标比对电路(Comp)30来比较哪个点被释放(Release)。所述的坐标缓存器28则是一个可以是一个可左、右移的缓存器(Register)，用途是存放多点触控的坐标，最多可以放置三组，可依需求再扩充，以进行四点以上的触控侦测。 

而在上述的架构中，其是利用一先进先出缓冲器23来记录不同时间点时，触控面板所侦测到的坐标，此坐标可为第一个触碰触控面板的点的绝对坐标P1或是不同时间点之中点坐标Pm。经由所述的先进先出缓冲器23，可记录两点之中点坐标。当接触体接触或离开触控面板的一瞬间，可以中点到一瞬间电压变化。此电压变化，会让所述的先进先出缓冲器23记录到先后不同之中点坐标。当先后两中点坐标的值超过某一标准后，便判别触控面板上接触点有产生数量变化。 

通过图4的架构公开，下列图5A至图5C即公开所述的图4架构的运算判断流程如下： 

请参阅图5A所示： 

1.将t，t+1先进先出缓冲器23所得到坐标的值分别送给触碰侦测器24、坐标产生电路26计算，且将已从在坐标缓存器28的值传给中点计算电路29计算出与目前状态适当的坐标给运算坐标选择电路27。 

请参阅图5B所示： 

2.利用一坐标比对电路30由中点计算电路29所提供的信息判定是否有被释放的动作产生，以提供给触控模式切换电路25作状态还换的标准，送出适当的讯号给各个组件。而依照讯号的运算坐标选择电路27过滤出适当的值给坐标产生电 路26。 

请参阅图5C所示： 

3.所述的坐标产生电路26通过t，t+1先进先出缓冲器23、运算坐标选择电路27所提供的信息算出新的坐标，由触控模式切换电路25来选择适当的输出送给坐标缓存器28来还新点的坐标，再经由I2C接口总线31(或一SPI接口总线)送出。 

通过上述图1至图5C的公开，即可了解本发明的主要技术特征为提供一种电阻式触控面板控制器的架构与运算判断多点坐标的方法，通过历史坐标的位置，而进一步计算出新坐标的方式产生多点触控的效果，再应用在于一般显示器上面，而具有下列优点： 

1.原理与架构简单 

2.应用多点触控方式完成相应功能的操作。 

3.能大幅降低硬件成本。 

4.无须还改或特别设计触控面板 

因具有上述优点，故本发明在市场上具有极大的商业价值，故提出专利申请以寻求专利权的保护。 

综合上述，本发明提供的多点触控面板控制器架构与运算判断方法，通过历史坐标的位置，而进一步计算出新坐标的方式，并且其结构简单容易制造可以降低生产成本，因此可以满足业界的需求，进而提高所述的产业的竞争力以及带动周遭产业的发展，诚已符合发明专利法所规定申请发明所需具备的要件，故依法呈提发明专利的申请。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。 

Claims (16)

1.一种多点触控面板控制器的运算判断方法，其是应用于电阻式触控面板控制器，其特征在于：包括：

提供一电阻式触控面板，根据一第一接触体与至少一第二接触体分别与所述的电阻式触控面板接触的一接触时间差决定所述的第一接触体与所述的第二接触体的接触顺序，并通过所述的电阻式触控面板所感测的电压值依序决定一第一接触坐标以及至少一中点坐标，且所述的第一接触体是与所述的电阻式触控面板持续保持接触；根据所述的第一接触坐标与所述的中点坐标，依序决定至少一第二接触坐标，其中，所述的中点坐标、所述的第二接触体与所述的第二接触坐标的数量相同；

所述多点触控面板控制器的运算判断方法包括以下步骤：

步骤11：开始；

步骤12：X、Y坐标修正，所述的步骤12意味着面板内部运算电路的初始化；

步骤13：判定面板是否被触碰，所述的触碰的工具可能是触控笔或手指，若执行结果为是，则执行步骤14；若为否，则重复执行步骤13；

步骤14：进入单点扫描以取得一单点坐标，所述的单点坐标可能为多点触碰的第一点，该第一点即为历史坐标，第二点以后的坐标有待后续的步骤来判断；

步骤15：第一次判断所述的单点坐标是否产生不连续性的变化，所述的单点坐标位置若产生电压降产生不连续的跳动，所述的不连续跳动经由面板内部组件侦测后，即可判断面板上同时有两点位置被触碰，若执行结果为是，则执行步骤16；若为否，则执行步骤14，以取得单点坐标；

步骤16：判断所述的单点坐标是否为初始点，因单点坐标有可能是单点触碰的位置或多点触碰所产生之中点位置，经由其它组件加以传递信号与运算，即可有效判断所述的单点坐标是否为初始点，若执行结果为是，表示所述的面板的触控状态仅为单点触控，故再执行步骤12；若执行结果为否，表示所述的面板的触控状态为多点触控，则执行步骤17；

步骤17：执行多点扫描并计算出多点坐标位置，若判断多点触碰的状态，即可利用第一点位置，与第一点与多点所形成多边形之中点位置后，但不是正确使用者所触碰第二点以后的坐标，利用反相向量与第一点位置与中点位置距离，来计算正确多边形各点位置，其中，该第一点位置即为被记录的历史坐标，该中点位置为自动形成的坐标点；以及

步骤18：第二次判断所述的单点坐标是否产生不连续性的变化，若执行结果为是，表示单点坐标位置若不再产生电压降产生不连续的跳动，代表多点扫描所形成多边形已固定，不再变化，故再回到步骤17以获得最终多点坐标；但若执行结果为是，代表使用者按下多点坐标后，仍继续触碰新的坐标点，故需回到步骤14去执行取得新单点坐标，再通过后续步骤加以计算。

2.根据权利要求1所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：通过一先进先出缓冲器，以决定所述的第一接触体与所述的第二接触体的接触顺序。

3.根据权利要求2所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：将所述的第一接触坐标与所述的中点坐标传送给一触碰侦测器与一坐标产生电路计算，并储存在一坐标缓存器。

4.根据权利要求3所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：自所述的坐标缓存器将计算后的所述的第一接触坐标与所述的中点坐标传送至一中点计算电路与一运算坐标选择电路。

5.根据权利要求4所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：根据所述的中点计算电路所获得的结果，通过一坐标比对电路判断是否有不再接触的情形，并通过一触控模式切换电路传送状态还换讯号，且所述的运算坐标选择电路根据所述的状态还换讯号选择一适当坐标值传送至所述的坐标产生电路。

6.根据权利要求5所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的坐标产生电路通过所述的先进先出缓冲器与所述的运算坐标选择电路所产生的值计算所述的第二接触坐标，并通过所述的触控模式切换电路传送至所述的坐标缓存器，再通过一接口总线输出。

7.根据权利要求6所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的接口总线是指一I²C接口总线或一SPI接口总线。

8.根据权利要求2所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的先进先出缓冲器是可储存两个X、Y轴坐标数值。

9.根据权利要求2所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的先进先出缓冲器是可储存两个以上的X、Y轴坐标数值。

10.根据权利要求3所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的触碰侦测器为用以读取所述的先进先出缓冲器的数值是否大于一预定值，判断所述的触控面板是否具有二点以上的接触，并输出一控制信号。

11.根据权利要求10所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：进一步提供一触控模式切换电路，所述的触控模式切换电路是接收所述的触碰侦测器的控制信号，以决定触控模式切换电路的状态切换。

12.根据权利要求4所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：进一步提供一触控模式切换电路，所述的触控模式切换电路是接收所述的触碰侦测器的控制信号，以决定触控模式切换电路的状态切换；所述的坐标产生电路是读取所述的先进先出缓冲器、所述的运算坐标选择电路与所述的触控模式切换电路状态以获得X、Y轴坐标数值。

13.根据权利要求3所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的坐标缓存器是可储存所述的坐标产生电路所传送X、Y轴坐标数值。

14.根据权利要求4所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的运算坐标选择电路是可同时参考所述的坐标缓存器与所述的先进先出缓冲器的数据，以计算出大于第二点的新触碰点的X、Y轴坐标数值。

15.根据权利要求4所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的中点计算电路是可计算出多点之间之中点。

16.根据权利要求5所述的多点触控面板控制器的运算判断方法，其特征在于：所述的坐标比对电路，是用以比较多点之间哪个点被释放，并将比较后的信号传送至所述的触控模式切换电路。

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