CN113535001B - 一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法 - Google Patents

一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，本发明选用两片国产化触控芯片A和B，和一片MCU主控芯片构成级联系统，将一整块大尺寸的电容触摸屏划分为大小相等的四个区域。通过MCU发出一个同步信号，同步信号占空比为50%，上升沿时触控芯片A开始发出激励信号，此时触控芯片A和B同时接收触摸屏sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，两片触控芯片通过I2C接口传送区域1和区域2坐标至MCU，下降沿时，同理两片触控芯片通过I2C接口传送区域3和区域4坐标至MCU。最后经过MCU综合处理整合四个区域的触摸数据得出整块触摸屏的触摸位置数据，从而实现驱动大尺寸电容触摸屏，解决了国产化触控芯片驱动线数难以满足需要的技术难题。

Description

一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法
技术领域
本发明涉及触摸屏控制技术领域，主要涉及一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法。
技术背景
目前国内电容触控技术主要应用于中小尺寸领域，大尺寸电容触控技术起步较晚，随着电容触摸屏触控技术的日趋成熟，针对应用于机载特种领域国产化大尺寸电容触控技术需求不断提高。对于中小尺寸的电容触摸屏来说，其所需的驱动线数相对较少，选用一片国产化触控芯片即可，对于更大尺寸的触摸屏，需要驱动线数相应增多，对于27英寸以上的触摸屏，需要130线以上。国内支持大尺寸电容触摸屏的国产化触控芯片驱动线数难以满足需要。所以本发明考虑通过选用两片国产化电容触控芯片进行级联拓展驱动线数，从而实现驱动较大尺寸的电容触摸屏。
针对上述问题，急需在原有的触控屏级联驱动技术上进行改进。
发明内容
、发明目的
本发明提供一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，用以解决上述背景技术中提出的目前国内支持大尺寸电容触摸屏的国产化触控芯片驱动线数难以满足需要的技术难题
2、技术方案
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，包括以下步骤：
步骤1：将一整块大尺寸的电容触摸屏划分为大小相等的四个区域；
步骤2：将触摸屏Sensor的激励线和接收线平均分配连接触控芯片A和触控芯片B，将所述触控芯片A和所述触控芯片B的每根激励线都连接至三态缓冲器；
步骤3：所述触控芯片A和所述触控芯片B内使用同样的程序,确保两片芯片的运行时序保持一致；
步骤4：通过MCU对所述触控芯片A和所述触控芯片B进行控制；
步骤5：所述MCU输出一个同步信号作为所述触控芯片A上连接的所述三态缓冲器的使能信号，同步信号经过三极管取反电路进行取反后作为连接在所述触控芯片B上的所述三态缓冲器的使能信号；
步骤6：将所述触控芯片A和所述触控芯片B接收处理后的触摸数据经IC接口传送至所述MCU进行整合；
步骤7：所述MCU将接收到的4个区域的触摸数据进行坐标平移运算和坐标合并运算等综合处理，整合为一整块区域，实现驱动大尺寸的电容触控屏。
优选的，所述步骤2中的激励线和接收线的具体数量均大于1并小于所选用的触控芯片所支持的驱动/感应通道数量，划分可以根据所述触摸屏Sensor的尺寸大小所需进行适当增减调整。
优选的，所述步骤5中所述三态缓冲器作用在于：所述触控芯片A和所述触控芯片B同时工作时会同时发出激励信号，通过同步信号来控制三态门的输出状态为导通状态或者是高阻态，这样当所述触控芯片A和所述触控芯片B工作时同时输出激励信号时，通过硬件电路强制阻断所述触控芯片A和所述触控芯片B其中一块触控芯片的输出激励信号，实现所述触控芯片A和所述触控芯片B交替输出激励信号。
优选的，所述步骤5中的同步信号占空比为50%，周期为5ms至20ms之间。
优选的，所述步骤6中的接收处理后的触摸数据经I2C接口传送至所述MCU进行整合具体方式为：同步信号为上升沿时所述触控芯片A开始发出激励信号，此时所述触控芯片A和所述触控芯片B同时接收所述触摸屏Sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，所述触控芯片A和所述触控芯片B通过I2C接口传送区域1和区域2坐标信息至所述MCU；
同步信号为下降沿时所述触控芯片B开始发出激励信号，此时所述触控芯片A和所述触控芯片B同时接收所述触摸屏Sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，所述触控芯片A和所述触控芯片B通过I2C接口传送区域3和区域4坐标信息至所述MCU。
优选的，所述触控芯片A和所述触控芯片B在整个过程中始终处于信号接收状态，确保每块芯片输出激励信号时，所述触摸屏Sensor互容值采样信号数据都被接收。
优选的，所述触控芯片A和所述触控芯片B，各通过一个专用I/O口和MCU进行通讯，所述触控芯片A和所述触控芯片B仅在检测到有效触摸, 并需要上报给主机时,才会通过GPIO引脚通知主机读取有效数据。
优选的，所述步骤5中的所述三态缓冲器供电电压与触控芯片输出激励的电压相同，保证经过所述三态缓冲器输出后的激励信号电压满足要求。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过选用两片国产化触控芯片A和B，和一片MCU主控芯片构成级联系统，将一整块大尺寸的电容触摸屏划分为大小相等的四个区域。通过MCU发出一个同步信号，同步信号占空比为50%，周期为5ms至20ms之间。上升沿时触控芯片A开始发出激励信号，此时触控芯片A和B同时接收触摸屏sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，两片触控芯片通过I2C接口传送区域1和区域2坐标至MCU。下降沿时触控芯片B开始发出激励信号，此时触控芯片A和B同时接收触摸屏sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，两片触控芯片通过I2C接口传送区域3和区域4坐标至MCU。最后经过MCU综合处理整合四个区域的触摸数据得出整块触摸屏的触摸位置，从而使得本发明可以驱动较大尺寸的电容触摸屏，最大可拓展至232个驱动/感应通道。
附图说明
图1为一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法的电路系统图；
图2为触摸屏区域划分和通道分配图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例，参考图1-2，一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，包括以下步骤：
步骤1：将一整块大尺寸的电容触摸屏划分为大小相等的四个区域；
步骤2：将触摸屏Sensor的激励线和接收线平均分配连接触控芯片A和触控芯片B，将触控芯片A和触控芯片B的每根激励线都连接至三态缓冲器；
步骤3：触控芯片A和触控芯片B内使用同样的程序,确保两片芯片的运行时序保持一致；
步骤4：通过MCU对触控芯片A和触控芯片B进行控制；
步骤5：MCU输出一个同步信号作为触控芯片A上连接的三态缓冲器的使能信号，同步信号经过三极管取反电路进行取反后作为连接在触控芯片B上的三态缓冲器的使能信号；
步骤6：将触控芯片A和触控芯片B接收处理后的触摸数据经I2C接口传送至MCU进行整合；
步骤7：MCU将接收到的4个区域的触摸数据进行坐标平移运算和坐标合并运算等综合处理，整合为一整块区域，实现驱动大尺寸的电容触控屏。
实施例，参考图1-2，步骤2中的激励线和接收线的具体数量均大于1并小于所选用的触控芯片所支持的驱动/感应通道数量，划分可以根据触摸屏Sensor的尺寸大小所需进行适当增减调。
实施例，参考图1-2，步骤5中三态缓冲器作用在于：触控芯片A和触控芯片B同时工作时会同时发出激励信号，通过同步信号来控制三态门的输出状态为导通状态或者是高阻态，这样当触控芯片A和触控芯片B工作时同时输出激励信号时，通过硬件电路强制阻断触控芯片A和触控芯片B其中一块触控芯片的输出激励信号，实现触控芯片A和触控芯片B交替输出激励信号。
实施例，参考图1-2，步骤5中的同步信号占空比为50%，周期为5ms至20ms之间。
实施例，参考图1-2，步骤6中的接收处理后的触摸数据经I2C接口传送至MCU进行整合具体方式为：同步信号为上升沿时触控芯片A开始发出激励信号，此时触控芯片A和触控芯片B同时接收触摸屏Sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，触控芯片A和触控芯片B通过I2C接口传送区域1和区域2坐标信息至MCU；
同步信号为下降沿时触控芯片B开始发出激励信号，此时触控芯片A和触控芯片B同时接收触摸屏Sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，触控芯片A和触控芯片B通过I2C接口传送区域3和区域4坐标信息至MCU。
实施例，参考图1-2，触控芯片A和触控芯片B在整个过程中始终处于信号接收状态，确保每块芯片输出激励信号时，触摸屏Sensor互容值采样信号数据都被接收。
实施例，参考图1-2，触控芯片A和触控芯片B，各通过一个专用I/O口和MCU进行通讯，触控芯片A和触控芯片B仅在检测到有效触摸, 并需要上报给主机时,才会通过 GPIO引脚通知主机读取有效数据。
实施例，参考图1-2，步骤5中的三态缓冲器供电电压与触控芯片输出激励的电压相同，保证经过三态缓冲器输出后的激励信号电压满足要求。
实施例，参考图1-2，当单块触控芯片最多支持 116个驱动/感应通道时，本方案具体实施方式如下：
1.将触摸屏Sensor发送通道（图中激励线）和接收通道（图中接收线）平均分配至两片触控芯片A和B上，其中单块触控芯片最多支持 116个驱动/感应通道，例图中激励线为84根，分配给触控芯片A和B各42根。接收线144根，分配给触控芯片A和B各72根。两片芯片级联最大的难点之一是在于两片芯片内部时序的统一，对通道进行平均分配，可以通过给两片触控芯片内使用同样的程序，确保两片芯片的运行时序保持一致。
2.通过MCU对两片触控芯片进行控制，以及将触控芯片接收处理后的触摸数据经I2C接口传送至MCU进行整合。MCU输出一个同步信号，将触控芯片A和B的每根激励线都连接至三态缓冲器，由于触控芯片输出激励电压为12V左右，因此选用供电电压为12V三态缓冲器，保证经过三态缓冲器输出后的激励信号电压满足要求。MCU输出的同步信号经过三极管取反电路作为连接在触控芯片B上的三态缓冲器的使能信号。三态缓冲器作用在于：两片触控芯片同时工作时会同时发出激励信号，通过同步信号来控制三态门的输出状态为导通状态或者是高阻态，这样当触控芯片A和触控芯片B工作时同时输出激励信号时，可以通过硬件电路强制阻断另外一片触控芯片输出激励信号，实现触控芯片A和触控芯片B交替输出激励信号。
①同步信号为上升沿时触控芯片A开始发出激励信号，此时触控芯片A和B同时接收触摸屏sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，两片触控芯片通过I2C接口传送区域1和区域2坐标信息至MCU。
②同步信号为下降沿时触控芯片B开始发出激励信号，此时触控芯片A和B同时接收触摸屏sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，两片触控芯片通过I2C接口传送区域3和区域4坐标信息至MCU。
两片触控芯片在整个过程中始终处于信号接收状态，确保每块芯片输出激励信号时，触摸屏sensor互容值采样信号数据都被接收。
3.两片触控芯片A和B，各通过一个专用I/O口和MCU进行通讯，触控芯片仅在检测到有效触摸, 并需要上报给主机时,才会通过 GPIO引脚通知主机读取有效数据。MCU将接收到的4个区域的触摸信号数据进行坐标平移运算和坐标合并运算等综合处理，整合为一整块区域，最终实现驱动大尺寸的电容触控屏。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将一整块大尺寸的电容触摸屏划分为大小相等的四个区域；步骤2：将触摸屏Sensor的激励线和接收线平均分配连接触控芯片A和触控芯片B，将所述触控芯片A和所述触控芯片B的每根激励线都连接至三态缓冲器；步骤3：所述触控芯片A和所述触控芯片B内使用同样的程序,确保两片芯片的运行时序保持一致；步骤4：通过MCU对所述触控芯片A和所述触控芯片B进行控制；步骤5：所述MCU输出一个同步信号作为所述触控芯片A上连接的所述三态缓冲器的使能信号，同步信号经过三极管取反电路进行取反后作为连接在所述触控芯片B上的所述三态缓冲器的使能信号；步骤6：将所述触控芯片A和所述触控芯片B接收处理后的触摸数据经接口传送至所述MCU进行整合；步骤7：所述MCU将接收到的4个区域的触摸数据进行坐标平移运算和坐标合并运算综合处理，整合为一整块区域，实现驱动大尺寸的电容触控屏。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述步骤2中的激励线和接收线的具体数量均大于1并小于所选用的触控芯片所支持的驱动/感应通道数量，划分可以根据所述触摸屏 Sensor 的尺寸大小所需进行增减调整。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述步骤5中所述三态缓冲器作用在于：所述触控芯片A和所述触控芯片B同时工作时会同时发出激励信号，通过同步信号来控制三态门的输出状态为导通状态或者是高阻态，这样当所述触控芯片A和所述触控芯片B工作时同时输出激励信号时，通过硬件电路强制阻断所述触控芯片A和所述触控芯片B其中一块触控芯片的输出激励信号，实现所述触控芯片A和所述触控芯片B交替输出激励信号。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述步骤5中的同步信号占空比为50%，周期为5ms至20ms之间。
5.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述步骤6中的接收处理后的触摸数据经接口传送至所述MCU进行整合具体方式为：同步信号为上升沿时所述触控芯片A开始发出激励信号，此时所述触控芯片A和所述触控芯片B同时接收所述触摸屏Sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，所述触控芯片A和所述触控芯片B通过接口传送区域1和区域2坐标信息至所述MCU；同步信号为下降沿时所述触控芯片B开始发出激励信号，此时所述触控芯片A和所述触控芯片B同时接收所述触摸屏Sensor互容值采样信号，直到一个扫描周期结束，所述触控芯片A和所述触控芯片B通过接口传送区域3和区域4坐标信息至所述MCU。
6.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述触控芯片A和所述触控芯片B在整个过程中始终处于信号接收状态，确保每块芯片输出激励信号时，所述触摸屏Sensor互容值采样信号数据都被接收。
7.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述触控芯片A和所述触控芯片B，各通过一个专用I/O口和MCU进行通讯，所述触控芯片A和所述触控芯片B仅在检测到有效触摸, 并需要上报给主机时,才会通过 GPIO引脚通知主机读取有效数据。
8.根据权利要求1所述的一种大尺寸电容触控屏级联驱动技术方法，其特征在于：所述步骤5中的所述三态缓冲器供电电压与触控芯片输出激励的电压相同，保证经过所述三态缓冲器输出后的激励信号电压满足要求。
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