物件導(dǎo)向圖形控制器發(fā)威電容式多點(diǎn)觸控

　　傳統(tǒng)電容式多點(diǎn)觸控設(shè)計(jì)須使用多顆晶片才能達(dá)成，使得對成本或空間要求較高的應(yīng)用，無法利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)直覺、簡單的人機(jī)操作，因此半導(dǎo)體業(yè)者研發(fā)出以物件導(dǎo)向技術(shù)為基礎(chǔ)的圖形控制器，可大幅減少物料清單與電路板占用空間，同時(shí)縮短開發(fā)時(shí)程。

　　市場分析公司IDTechEx指出，當(dāng)前全球觸控螢?zāi)皇袌鲆堰^半數(shù)采用電容式觸控(使用表面電容或投射式電容感測機(jī)制)，并廣泛應(yīng)用在許多行動(dòng)式消費(fèi)產(chǎn)品，如智慧型手機(jī)和平板電腦;另外，電容式觸控也開始也被應(yīng)用于其他領(lǐng)域，包括家用電器、工業(yè)控制設(shè)備和智慧家庭。

　　雖然成本較低的電阻式觸控螢?zāi)灰噙m用于諸多產(chǎn)品，但以電容式觸控螢?zāi)粸榛A(chǔ)的人機(jī)介面(HMI)，可以同時(shí)增進(jìn)顯示亮度與響應(yīng)時(shí)間，這讓越來越多的工程人員趨之若鶩，基于電容式觸控感測技術(shù)的多點(diǎn)觸控功能，在未來幾年也可望成為HMI主流。

　　通過多點(diǎn)觸控操作可以偵測許多復(fù)雜的動(dòng)作，并提供使用者更直覺、簡單的操作方式。此外，多點(diǎn)觸控允許多人同時(shí)使用同一人機(jī)介面，創(chuàng)造多人共享的用戶體驗(yàn)。如果電容式觸控可實(shí)現(xiàn)如上述的功能，那么很顯然，工程團(tuán)隊(duì)一般會(huì)使用傳統(tǒng)的人機(jī)介面設(shè)計(jì)架構(gòu)，確保他們能以最有效的方式實(shí)現(xiàn)此技術(shù)。

　　物件導(dǎo)向簡化多點(diǎn)觸控電路

　　一般而言，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控的電路基本架構(gòu)需要許多晶片，包括一個(gè)高性能的微處理器(通常需要32位元)、一個(gè)相當(dāng)大的快閃(Flash)記憶體用來存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)，還有一個(gè)大容量的訊框緩沖區(qū)(FrameBuffer)用于將資料對應(yīng)到顯示螢?zāi)簧?圖1);諸多平行介面負(fù)責(zé)電路中各個(gè)積體電路(IC)之間的通訊，這對于成本或是空間限制要求較高的應(yīng)用，將會(huì)受到極大限制。

　　相反的，圖2介紹了一個(gè)更簡單、更精簡的多點(diǎn)觸控人機(jī)介面方案，能將顯示的圖片，通過使用者二只手指間伸展/收縮的控制，輕松調(diào)整圖片大小，也可以使用手指翻轉(zhuǎn)來改變圖像方向;其他還有各種手指操作功能，比如點(diǎn)擊、翻頁、剪貼簿、左右滑動(dòng)與兩指長按等。

　　本系統(tǒng)獨(dú)特之處是以物件導(dǎo)向?yàn)樵O(shè)計(jì)基礎(chǔ)，物件可以是圖片、文字、小工具和重疊效果，以及特定的聲音如發(fā)出嗶嗶聲、啁啾聲等;圖像內(nèi)容可以不按照傳統(tǒng)以像素為單位來逐行繪制(以1/16像素的分辨率)。

　　這種新型的物件導(dǎo)向方法(來自先進(jìn)圖形控制器IC)，不再需要FrameBuffer或大記憶體資源來存儲(chǔ)圖像內(nèi)容，并且允許使用低階、便宜的8位元或16位元微處理器，因此系統(tǒng)的元件數(shù)量可顯著減少，電路板占用空間也相對變小，不但縮短開發(fā)時(shí)間，還可大幅降低研發(fā)的工作量。本范例中的微處理器，是使用免費(fèi)ArduinoPro開發(fā)套件中的低成本ATMEG328P及其工具進(jìn)行開發(fā)。

　　本系統(tǒng)的圖形控制元件，采用飛特帝亞(FTDI)嵌入式繪圖引擎(EVE)系列元件FT801，通過I2C接口和內(nèi)建的FT801觸控協(xié)議，外接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電容式觸摸控制器裝置來實(shí)現(xiàn)。此元件同一時(shí)間可以判斷五個(gè)以上的接觸點(diǎn)位置，即使是最復(fù)雜的手指感官活動(dòng)也可被偵測;內(nèi)建的功能還能依照觸控狀態(tài)，反應(yīng)出最多兩百五十五個(gè)觸控物件標(biāo)簽通知。

　　此產(chǎn)品可支援WQVGA和QVGA格式顯示(分辨率最高可達(dá)512×512像素)，以及18位元的紅綠藍(lán)(RGB)顯示與2位元的混色技術(shù)。這款具有小封裝、高度整合的嵌入式繪圖引擎元件，工作電壓為3.3伏特(V);內(nèi)建嵌入式唯讀存儲(chǔ)記憶體(ROM)具有各種不同物件，包括各種聲音和字體，為從事創(chuàng)建HMI的工程師提供充分設(shè)計(jì)靈活性，以創(chuàng)造出不同差異化產(chǎn)品;內(nèi)部Alpha混合與反鋸齒技術(shù)大幅提高圖像顯示效果;除了觸控控制器接口，高整合的嵌入式繪圖引擎還包括一個(gè)音效輸出，可連接到外部揚(yáng)聲器。

　　電容式觸控HMI大有可為

　　電容式觸控面板因諸多的操作優(yōu)點(diǎn)，使得這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)在未來幾年中高度成長;只要清楚了解設(shè)計(jì)方法，找到先進(jìn)的晶片方案，電容式觸控HMI將有更好的性能展現(xiàn)。

　　上面的電路實(shí)例證明，采用一個(gè)創(chuàng)新方法，以物件方式處理圖像和聲音，而非傳統(tǒng)沉重的數(shù)據(jù)方式來處理，可實(shí)現(xiàn)一種人機(jī)速記。

　　使用新一代圖形顯示控制器晶片的系統(tǒng)，只須使用較少元件、低頻寬的介面，即可完成復(fù)雜并帶有語音介面的HMI系統(tǒng)，同時(shí)還可大幅降低成本和生產(chǎn)的復(fù)雜度。