電容觸摸屏原理及其驅動實現

電容觸摸屏原理及其驅動實現李紅華2016年09月09日主要內容：一.觸摸屏簡介二.電容觸摸屏的工作原理三.電容觸摸屏的結構四.電容觸摸屏硬件接口五.MTK平臺驅動實現

常見的觸摸屏技術：電阻式、表面電容式(surfacecapacitivetouchpanel)、投射電容式(projectcapacitivetouchpanel)、電磁式、紅外感應式等等；如今應用于手機、平板產品的主要是投射電容式、電磁式(主要突出的是手寫筆功能，如三星的GalaxyNote系列)。

目前生產觸控IC的廠家有新思、賽普拉斯、ATMEL、敦泰、匯頂、奕力、義隆、晨星、美發(fā)思、矽創(chuàng)等。

國內的模組廠有歐菲、信利、勝華、帝晶、華意、TPK、合力泰、超聲、創(chuàng)維等。一、觸摸屏簡介

投射式電容觸控技術就是利用了平行板電容的基本原理，在兩層ITO（錫氧化銦）導電玻璃涂層上蝕刻出不同的ITO導電線路模塊。兩個模塊上蝕刻的圖形相互垂直，可以把它們看作是X和Y方向連續(xù)變化的通道。由于X、Y架構在不同表面，其相交處形成一節(jié)點電容，根據平行板電容計算公式有：C=e*S/(4兀KD)，其中：S為正對面積，D為正對距離，e為材料的介電常數。其中一個通道可以當成驅動線，另外一個通道當成是偵測線。當電流經過驅動線中的一條導線時，如果外界有電容變化的信號，那么就會引起另一層導線上電容節(jié)點的變化。偵測電容值的變化可以通過與之相連的電子回路測量得到，再經由A/D控制器轉為數字訊號讓計算機做運算處理取得（X，Y）軸位置，進而達到定位的目地。

操作時，控制器先后提供電流給驅動線，因而使各節(jié)點與導線間形成一特定電場。然后逐列掃描感應線測量其電極間的電容變化量，從而達成多點定位。當手指或觸動媒介接近時，控制器迅速測知觸控節(jié)點與導線間的電容值改變，進而確認觸控的位置。這種一根軸通過一套AC信號來驅動，而穿過觸摸屏的響應則通過其它軸上的電極感測出來。使用者們把這稱為“橫穿式”感應，也可稱為投射式感應。傳感器上鍍有X，Y軸的ITO圖案，當手指觸摸觸控屏幕表面時，觸碰點下方的電容值根據觸控點的遠近而增加，傳感器上連續(xù)性的掃描探測到電容值的變化，控制芯片計算出觸控點并回報給處理器。二、電容觸摸屏(CTP)工作原理(1)用特殊的導電體如ITO(氧化銦錫,透明、高導電性、高穩(wěn)定性、高靈敏度)按照設計好的X、Y交互圖案電鍍在基材上（如Glass或者Film板）組成感應器，公差一般≤0.01mm。(2)驅動IC可以感應到行、列通道的模擬信號量。Sensor設計：常見ITO圖案：IC對原始信號進行處理，轉化為觸摸點重心的坐標信息ITO做成”菱形/矩形/六邊形/三角形”，分割為驅動和接受通道感應原理手指與CTP形成耦合電容耦合電容使得CTP寄生電容Cp改變，通過檢測Cp是否變化，從而感知”被觸摸”1.CTP按照驅動方式分類：◎自電容(Selfcapacitor)——檢測每個感應單元自身電容(對GND)的變化。當手指靠近或觸摸到觸摸屏時，手指的電容疊加到屏體電容上，是屏體電容增加。在觸摸檢測時，一次分別檢測M個X軸和N個Y軸點擊陣列。跟進觸摸前后所有自電容量的變化，確定手指所在的X坐標和Y坐標，最后組合成平面的觸摸坐標?！蚧ル娙?Mutualcapacitor)

——檢測兩個交叉感應塊之間形成的電容，兩個感應塊分別構成電容的兩級?；ル娙轀y量方法，橫向電極以此提供激勵信號，縱向所有電極同時接受信號，這樣可以得到所有橫向和縱向點擊交匯點的電容大小，即整個觸摸屏的二維平面大小。根據觸摸屏的二維電容變化量資料，可以計算出每一個觸摸點的坐標。因此，即使評上有多個觸摸點，也能計算出每個觸摸點的真實坐標，基于這種測量方法，可以準確測量多點絕對坐標。2.自電容驅動模式：3.互電容驅動模式：CoverLENS固態(tài)/液態(tài)OCAFilm/GlasssensorFPC1.基本結構：三、電容觸摸屏結構2.CTP按照Sensor結構分類：3.常見CTP結構：疊構圖◎OGS結構：OneGlassSolution，單層玻璃集成LENS跟Sensor功能Sensor圖G+G結構模型圖，又分為SITO(單面ITO)和DITO(雙面ITO)兩種，早期iphone用DITO結構◎G+G結構：2.GG(DITO)結構：LENS+OCA+ITO-GLASS+TAC+FPC單層玻璃雙面走線結構，又叫GGD，TAC層用于消除底影、保護ITO圖案和金屬走線?！騁+F結構：GF結構：LENS+OCA+ITO-FILM+FPC——單層菲林圖案結構，可以做GF(單點加手勢觸摸功能)，也可以做GFM(多點觸摸功能)，ITO面朝上?！騁+F+F結構：

電容觸控IC用到的基本通訊接口有三種：IIC、UART、SPI，目前一般只用IIC接口，主要的接口引腳有：VDD、GND、SCL、SDA、INT、RESET。定義描述VDDTP電源端口，為TP供電，一般為3.3V/2.8VGNDTP的地線SCLIIC通訊接口時鐘線，控制IIC總線傳輸速率SDAIIC通訊接口數據線，傳輸主機與TP之間的數據INTTP中斷信號接口，由TP端發(fā)出，用于通知主機讀取坐標數據，一般為低電平觸發(fā)RESETTP的復位信號，由有主機端發(fā)出，一般為低電平時TP會復位VDDIOTP的IO口電壓，一般為2.8V/1.8V，須低于VDD，四、電容觸摸屏硬件接口電氣連接框圖：TP端主機端VDDGNDSCLSDAINTRESETVDDIO硬件原理圖1.TP的軟件基本操作流程：◎

主機端初始化TP的接口方式(I2C端口初始化)；◎

TPIC初始化(主要是為TP上電、復位及下發(fā)配置參數，讓TP工作起來，不同廠家的IC初

始化方式不同，有些TP不需要主機端下發(fā)配置參數)；◎

設置TPINT引腳（中斷方式：低/高電平中斷、下降沿/上升沿中斷)，裝載中斷向量表；◎

等待中斷信號，讀取手指觸摸坐標數據，并上報給系統(tǒng)。五、MTK平臺驅動實現2.TP驅動流程3.驅動移植:(1)在kernel-3.10\drivers\input\touchscreen\mediatek目錄下，新建ft6x36_sp603文件夾，把廠家提供的驅動文件放在該文件夾下。(2)修改TP驅動的Kconfig配置文件

修改kernel-3.10\drivers\input\touchscreen\Kconfig文件，增加配置項“configTPD_CUSTOM_FT6X36_SP603”，如下圖所示：(4)修改配置文件修改/kernel-3.18/arch/arm64/configs/lava6750_sp603_th_debug_defconfig與lava6750_sp603_th_defconfig文件，配置CONFIG_INPUT_TOUCHSCREEN=yCONFIG_TOUCHSCREEN_MTK=y增加配置項：CONFIG_TPD_CUSTOM_FT6X36_SP603=y把新增的TP驅動文件夾編譯進內核(3)修改TP驅動的makefile編譯文件修改kernel-3.10\drivers\input\touchscreen\mediatek\makefile文件，增加編譯選項

obj-$(CONFIG_MSG5846_SP466) +=msg5846_sp466/(5)配置codegen.dws文件◎I2C相關配置◎電源配置，如TP采用了內部ldo供電，則需要配置PMIC◎GPIO相關配置，按原理圖配置I2C、INT、RESET引腳(6)dts文件配置◎修改/kernel-3.18/arch/arm64/boot/dts/mt6755.dtsi，配置節(jié)點compatible=“mediatek,mt6755-touch”;◎修改/kernel-3.18/arch/arm64/boot/dts/cust_i2c.dtsi，配置I2C節(jié)點compatible=“mediatek,cap_touch”;

5d為觸摸屏I2C地址◎修改/kernel-3.18/arch/arm64/boot/dts/mt6755.dtsi，配置TP的分辨率、虛擬按鍵、引腳等信息NameDescriptiontpd-resolution分辨率use-tpd-button如果TP有帶按鍵，則定義值為1TPD_BUTTON_HEIGH按鍵的高度tpd-key-num按鍵的數量tpd-key-local按鍵的編碼，一般為KEY_MENU,KEY_HOMEPAGE,KEY_BACK的鍵值tpd-key-dim-local按鍵的布局信息，包含按鍵的寬度、高度、中心點的坐標tpd-max-touch-num支持的最大觸摸點數其中<90,833,100,40>代表了KEY_MENU的坐標信息，(90,833)是該keycenter的坐標，100是該鍵的寬度，40是該鍵的高度。例如：MENUHOMEBACK720x1280tpd-key-dim-local=<908831004023088310040370883100400000>;參數說明4.

驅動流程：5.

驅動函數分析：mtk_tpd.c文件，注冊INPUT子系統(tǒng)驅動設備注冊平臺驅動……驅動探測函數分配input設備存儲空間特定TP初始化input設備注冊，把設備加入input設備鏈表，生成“dev/input/eventX”

節(jié)點按鍵初始化注冊callback回調，LCDON/OFF時調用亮屏resume滅屏suspendFocaltech_driver.c文件，注冊I2C總線從設備驅動獲取TP節(jié)點信息添加TP驅動到鏈表注冊I2C從設備驅動設置按鍵電源設置上電…啟動中斷線程復位腳設置讀chipID中斷注冊……報點事件處理函數讀取坐標上報按壓事件上報抬手事件調用i2c函數讀取報點信息解析（X，Y）坐標抬手處理函數給系統(tǒng)上報按鍵給系統(tǒng)上報坐標(3)相關調用函數說明手指按壓處理函數同步事件，通知系統(tǒng)本次報點已全部完成同步事件，通知系統(tǒng)單次報點事件已完成6.

問題排查：(1)adb查看系統(tǒng)節(jié)點是否掛載。如果節(jié)點沒有生成，則核查dws配置