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構建移動多傳感器的觸摸顯示系統(tǒng)

時間:2019-02-15 09:14:44來源:網(wǎng)絡作者:電子愛好者點擊:次

移動設備似乎都有觸摸屏顯示器，而且通常還有許多其他傳感器。了解底層技術可以幫助您評估這些設計中不可避免的權衡。現(xiàn)代游戲，醫(yī)療和移動設備主要由集中顯示器為主要用戶

圖4：表面電容式觸控面板。（Planar Systems提供）。

其他傳感器

在移動領域，新設備已經(jīng)打開了用戶界面（UI）以外的控件，而不是屏幕上顯示的控件。對于游戲，手機和自定義掃描設備，方向和移動是軟件控制的關鍵部分。圖5顯示了現(xiàn)代手機以及作為系統(tǒng)一部分的MEMS和傳感器。典型的定位傳感器是陀螺儀，加速度計，磁力計，數(shù)字羅盤和航位推算模塊。對于醫(yī)療，工業(yè)控制和家庭自動化應用，觸摸顯示系統(tǒng)可以包括壓力傳感器，溫度傳感器以及顏色和光學傳感器。這些傳感器類別包括成像傳感器，灰塵和濕度傳感器，氣體傳感器，沖擊和應變傳感器以及振動/能量收集傳感器。

構建移動多傳感器的觸摸顯示系統(tǒng)

圖5：帶有MEMS和傳感器的手機系統(tǒng)。（由Yole Development提供）。傳統(tǒng)上，當使用這些類型的傳感器創(chuàng)建設計時，唯一的接口是系統(tǒng)中的微控制器和微處理器。傳感器可用的接口通常決定核心處理器上可用的接口。通過系統(tǒng)中的顯示，可以進行權衡。顯示屏上的觸摸界面是系統(tǒng)的有效“主控臺”;它是中斷驅動的，并使用最高優(yōu)先級的通道進入處理器�？刂菩酒挠|摸接口可用作JTAG，SPI和標準串行端口接口，通常是更高速的數(shù)據(jù)路徑。

構建移動多傳感器的觸摸顯示系統(tǒng)

圖6：賽普拉斯CY3280觸摸傳感器開發(fā)套件。（賽普拉斯半導體公司提供）。

當系統(tǒng)中包含其他傳感器時，必須使用與“控制臺”接口兼容的接口。必須考慮其他設備的定時，數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)傳輸調度，并驗證數(shù)據(jù)總線合規(guī)性和軟件應用程序兼容性。通常，系統(tǒng)固件作為自主控制臺和控制器運行，因此附加傳感器是系統(tǒng)中唯一的反饋。通過包含觸摸界面，接口路徑現(xiàn)在必須在其上運行多個設備。開發(fā)系統(tǒng)，如賽普拉斯半導體公司提供的系統(tǒng)，如圖6所示，允許應用程序代碼開發(fā)以及與其他傳感器和系統(tǒng)的集成。開發(fā)系統(tǒng)可以支持多種微控制器選項。

系統(tǒng)權衡

額外的傳感器有多種形式 - 裸傳感器，帶控制的傳感器和完整的傳感器子系統(tǒng)。最低的元件成本是裸傳感器（見圖7）。裸傳感器具有模擬輸出，必須進行數(shù)據(jù)轉換，然后由中央處理器處理和解釋。裸傳感器組件是連續(xù)時間元件，基于處理器的系統(tǒng)需要采樣數(shù)據(jù)離散時間接口。

帶控制系統(tǒng)的傳感器允許控制電子設備為系統(tǒng)產生數(shù)字輸出并處理傳感器的校準。此設置消除了傳感器的連續(xù)時間方面，并允許控制系統(tǒng)以異步或同步模式運行。這些傳感器電子元件的數(shù)據(jù)大小和分辨率應與觸摸電子元件的數(shù)量級和分辨率相同。通常，這些獨立傳感器具有可產生8位至24位結果的信號處理IC。如果這些結果以毫秒數(shù)據(jù)速率提供，類似于觸摸控制，則需要調度軟件和本地緩沖區(qū)來緩存多種類型的數(shù)據(jù)，以便它們以有序的方式到達核心處理器。具有控制系統(tǒng)的傳感器傾向于在數(shù)據(jù)轉換器邏輯上具有簡單的輸出寄存器組，并保持設備的校準數(shù)據(jù)。這意味著傳感器的連續(xù)循環(huán)需要清除傳感器上的本地數(shù)據(jù)并轉移到數(shù)字核心進行處理。

構建移動多傳感器的觸摸顯示系統(tǒng)

圖7：預先安裝的未補償壓力芯片的示例。（由TDK EPC傳感器業(yè)務集團提供）。

這些傳感器的最終形式是完整模塊。在模塊級別，您可以獲得傳感器，控制電子元件和本地緩沖存儲器。這種格式最容易與觸摸傳感器系統(tǒng)集成，因為有非核心內存可用于解決時序問題。然而，完整的模塊具有最高的組件成本。這個成本可以通過提高系統(tǒng)性能和減少項目開發(fā)時間來抵消。

時間問題

這些多傳感器系統(tǒng)的一些權衡，如手機或平板電腦，與時間有關關于正在運行的應用程序的傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。設備操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)如何到達有很大關系，以及應用程序必須處理的細節(jié)數(shù)量。通信和計算設備中的操作系統(tǒng)傾向于避免來自傳感器的任何異步信號路徑。相反，它們在連續(xù)時間基礎上生成，量化，然后發(fā)送到存儲器/寄存器，以便在主數(shù)據(jù)總線上以同步方式傳輸。這些信號中的一些還產生優(yōu)先級中斷，指示系統(tǒng)的位置或活動變化。除數(shù)據(jù)外，溫度和其他環(huán)境傳感器還可能產生中斷。然后系統(tǒng)處理這些信號以確定是否應該關閉設備以進行保護。對于具有多個傳感器的系統(tǒng)，當前的同步解決方案是對所有系統(tǒng)使用輪詢基礎，并且在輪詢序列中，可以多次調用觸摸UI。

觸摸時某些其他傳感器的位置不兼容系統(tǒng)使用可能是一個主要問題。磁力計和電子羅盤與表面和投射電容式觸摸系統(tǒng)產生的電場以及LCD背光源的電源驅動器附近存在一些沖突。其他具有放置問題的傳感器是溫度傳感器，需要遠離驅動電子設備放置表面電容和電阻顯示器。這些驅動電子設備往往比顯示器的其他部件更熱，并為溫度傳感器創(chuàng)建錯誤的配置文件。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術支持

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