嵌入式硬件設計中的主流顯示屏種類

　　柔性屏將會顛覆傳統屏幕的呈現方式，使得社會進入即使一瓶可樂亦可顯示的時代，在這個巨大變革來臨前，我們有必要對即將過去的現用屏幕做個小結。

　　一、觸摸屏種類及基本原理

　　為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。如圖1所示，觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。

　　圖1觸摸屏系統框圖

　　按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息介質的不同，我們把觸摸屏分為四種，分別為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優缺點和適用場合。下面對上述的各種類型的觸摸屏進行簡要介紹一下：

　　1、 電阻式觸摸屏

　　這種觸摸屏利用壓力感應進行控制。如圖2所示，電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬(透明的導電電阻)導電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點把兩層導電層隔開絕緣。當手指觸摸屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發生變化，在X和Y坐標兩個方向上產生信號，然后送觸摸屏控制器。控制器偵測到這一接觸并計算出(X，Y)的位置。這就是電阻技術觸摸屏的最基本的原理。

　　電阻類觸摸屏的關鍵在于材料科技，常用的透明導電涂層材料有：氧化銦(ITO)、鎳金涂層等。

　　圖2四線電阻觸摸屏結構圖

　　2、 電容式觸摸屏

　　電容式觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的。當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分別從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。

　　圖3電容式觸摸屏工作原理

　　3、 紅外線式觸摸屏

　　紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。如圖4所示，紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時，手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。

　　圖4紅外線觸摸屏原理

　　4、 表面聲波觸摸屏

　　表面聲波是超聲波的一種，在介質(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機械能量波。如圖5所示，觸摸屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發射換能器，右上角則固定了兩個相應的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。以右下角的X-軸發射換能器為例：控制器控制發射換能器發出聲波能量向左方表面傳遞，然后屏下邊的反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面傳遞;聲波能量經過屏體表面，再由屏上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變為電信號。在沒有觸摸的時候，接收換能器接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時，X軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。根據衰減缺口在波形中的位置，可以計算得到觸摸X軸坐標，同理可以得到Y軸坐標。

　　圖5表面聲波觸摸屏

　　觸摸屏有哪些具體應用?設計時XY坐標又該如何計算?常用的電阻屏驅動芯片有哪些?后面會有解析。

　　本文僅是簡單的介紹了嵌入式硬件設計中現今主流顯示屏種類，嵌入式設備隨著工業4.0的發展已經遍布各個行業。ZLG致遠電子嵌入式產品經過近二十年的設計經驗積累，從產品的RTC時鐘，電源管理，ESD防護電路，各類通訊接口等方面全面保證產品的穩定性。致遠電子從2001年從8位單片機方案設計開始，逐步掌握ARM7、ARM9、Cortex-A7、A8、A9、M7以及最前沿的A53等ARM體系的處理器應用技術，擁有全系列的工業級ARM核心板與工控機。同時，基于對嵌入式技術的理解與積累，我們自主研發下一代軟件開發平臺-Aworks實時操作系統，幫助用戶基于穩定的軟硬件平臺快速實現產品開發，基于ZLG工業級核心板/工控板開發的產品已廣泛應用于電力、軌道交通、工業現場、醫療等對產品可靠性要求較為苛刻的場合，并不斷深入為各行業提供整套行業應用解決方案。