采用AD7879的阻性触摸屏手势识别实现

　　图 4 显示倾斜捏合时的电压测量结果。这种情况下，两个电 压均表现出阶跃性降低，然后缓慢恢复。两个恢复速率(利 用各层的电阻归一化)的比值可以用来检测手势的角度。

　　图 4. 倾斜捏合时的电压测量

　　如果手势为缩放(手指分开)，其行为可以从上述讨论推导 出来。图 5 显示了沿各轴及沿倾斜方向缩放时测得的两个有 源层电压趋势。

　　图 5. 沿不同方向缩放时的电压趋势

　　利用 AD7879检测手势

　　AD7879 触摸屏控制器设计用于与 4 线式阻性触摸屏接口。除 了检测触摸动作外，它还能测量温度和辅助输入端的电压。 所有四种触摸测量加上温度、电池、辅助电压测量，均可以 通过编程写入其片内序列器。

　　AD7879 结合一对低成本运算放大器，可以执行上述捏合和缩 放手势测量，如图 6所示。

下面的步骤说明了手势识别的过程：

　　在前半周期中，将一个直流电压施加于上层(有源 层)，并测量X+引脚的电压(对应于VY+ – VY–)，以提 供与Y方向上的运动(接近还是分开)相关的信息。

　　在后半周期中，将一个直流电压施加于下层(有源 层)，并测量Y+引脚的电压(对应于VX+ – VX–)，以提 供与X方向上的运动(接近还是分开)相关的信息。

　　图 6 所示的电路需要为差分放大器提供保护，防止短接到 VDD。在前半周期中，下方放大器的输出短接到VDD。在后半 周期中，上方放大器的输出短接到VDD。为避免这种现象， AD7879的GPIO可以控制两个外部模拟开关，如图 7所示。

　　图 6. 基本手势检测应用图

　　图 7. 避免放大器输出短接到VDD的应用图

　　这种情况下，AD7879 设置为从机转换模式，并且仅测量半个 周期。当 AD7879 完成转换时，产生一个中断，主处理器重 新设置 AD7879 以测量第二个半周期，并且改变 AD7879 GPIO 的值。第二转换结束时，两层的测量结果均存储在器件 中。

　　旋转可以通过一个方向上的同时缩放和一个倾斜捏合来模 拟，因此检测旋转并不困难。挑战在于区别旋转是顺时针 (CW)还是逆时针(CCW)，这无法通过上述过程来实现。为了 检测旋转及其方向，需要在两层(有源层和无源层)上进行测量，如图 8 所示。图 7 中的电路无法满足之一要求，图 9 提出了一种新的拓扑结构。

　　图 8. 顺时针和逆时针旋转时的电压测量

　　图 9所示的拓扑结构实现了如下功能：

　　半周期 1：电压施加于Y层，同时测量(VY+ – VY–)、VX–和 VX+。每完成一个测量，AD7879 就会产生一个中断，以 便处理器改变GPIO配置。

　　半周期 2：电压施加于X层，同时测量(VX+ – VX–)、VY–和VY+。

　　图 9 中的电路可以测量所有需要的电压来实现全部性能，包 括：a)单点触摸位置;b)缩放、捏合、旋转手势检测和量化; c)区别顺时针与逆时针旋转。用两点触摸手势来完成单点触 摸操作时，可以估计手势的中心位置。

　　图 9. 单点触摸位置和手势检测的应用图

　　实用提示

　　轻柔手势产生的电压变化相当微细。通过放大这种变化，可 以提高系统的鲁棒性。例如，可以在屏幕的电极与 AD7879 的引脚之间增加一个小电阻，这将能提高有源层的压降，但 单点触摸定位精度会有所下降。

　　另一种方法是仅在低端连接上增加一个电阻，当 X 层或 Y 层 为有源层时，仅检测 X–或 Y–电极。这样就可以应用一定的 增益，因为直流值相当低。

　　ADI公司有许多放大器和多路复用器可以满足图 6、图 7 和图 9 所示应用的需求。测试电路使用AD8506 双通道运算放大器和ADG16xx 系列模拟多路复用器;多路复用器的导通电阻很 低，采用 3.3 V单电源供电。

　　结束语

　　利用 AD7879 控制器和极少的辅助电路，可以检测缩放、捏 合和旋转。只需在有源层上进行测量，就能识别这些手势。 在主处理器的控制下，利用两个 GPIO 测量无源层的电压， 可以区别旋转方向。在该处理器中执行相当简单的算法，就 能识别缩放、捏合和旋转，估计其范围、角度和方向。