专利名称：大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置及扫描方法
技术领域：
本发明涉及投射电容式触摸屏技术，尤其涉及大尺寸投射电容式触摸屏的扫描 装置及扫描方法。
背景技术：
投射电容式触摸屏的使用十分广泛，投射电容式触摸屏的基本实现原理是在触 摸屏上布置传感器，这些传感器分别用于探测纵向和横向区域，使用芯片来对传感器感 知的信号进行处理，得知处于触摸屏的触摸操作。常用的芯片是Cypress 芯片的 CSD 模块(Capacitive Sensing using aSigma-Delta Modulator),该芯片可以对投射电容式触摸屏的传感器做电容扫描以及处理。Cypress芯 片基本封装一般只有16管脚(pin)、32pin、56pin,单颗芯片能控制的最大尺寸是7英 寸。于是，对于大尺寸(> 7英寸)的投射电容式触摸屏来说，在控制上就存在一定的 问题。如果想获得较高的解析度，使用的Sensor个数可能达到数百个，用一颗现有的芯 片来处理是根本不行的。一种解决方案是重新设计具有更多管脚的芯片，来适应大尺寸 的触摸屏。但是重新设计芯片所需要的时间和成本都十分巨大，制造的芯片自身价格也 会十分昂贵，明显不利于大尺寸触摸屏的应用和推广。于是，就需要一种新型的，适合于大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置及扫描 方法。
发明内容
本发明旨在提供一种大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置和扫描方法，使用多 个现有的芯片来分别对触摸屏上的一部分区域进行扫描，在将这些扫描的数据综合，实 现利用现有芯片对大尺寸投射电容式触摸屏进行扫描的目的。根据本发明的一方面，提出一种大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置，包括—组X轴从芯片，分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器，其中，每 一个X轴从芯片的管脚数小于X轴上的传感器的数量，X轴上的每一个传感器连接到一 个X轴从芯片的一个管脚，不同的X轴从芯片的管脚连接的X轴上的不同传感器；一组Y轴从芯片，分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器，其中，每 一个Y轴从芯片的管脚数小于Y轴上的传感器的数量，Y轴上的每一个传感器连接到一 个Y轴从芯片的一个管脚，不同的Y轴从芯片的管脚连接的Y轴上的不同传感器；主芯片，连接到一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片，其中，主芯片的同步管脚 连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚分 别连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的中断管脚，主芯片的同步管脚产 生下降沿同步信号，一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片的同步管脚接收到主芯片同步 管脚的下降沿同步信号，对其所连接的X轴或者Y轴上的传感器进行扫描，获得扫描数 据，每一个X轴从芯片或者Y轴从芯片在完成自己的扫描之后，自身的中断管脚产生低信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该X轴从芯片或者Y轴从芯片进行数据通 信，获得所述扫描数据，主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数据后，将 所述的 扫描数据上报给控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步信号。根据一个实施例，投射电容式触摸屏的X轴上具有56个传感器X1-X56，Y轴上 具有44个传感器Y1-Y44 ；该一组X轴从芯片包括第一 X轴从芯片和第二 X轴从芯片， 其中的第一 X轴从芯片连接到X轴上的传感器X1-X20，第二 X轴从芯片连接到X轴上 的传感器X21-X56;该一组Y轴从芯片包括第一 Y轴从芯片和第二 Y轴从芯片，其中的 第一 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感器Y1-Y22，第二 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感 器 Y23-Y44。第一 X轴从芯片、Y轴从芯片和主芯片使用CY8C21434芯片；第二 X轴从芯片 使用CY8C24794芯片。根据本发明的另一方面，提出一种大尺寸投射电容式触摸屏的扫描方法，包 括将一组X轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器，其中，每 一个X轴从芯片的管脚数小于X轴上的传感器的数量，X轴上的每一个传感器连接到一 个X轴从芯片的一个管脚，不同的X轴从芯片的管脚连接的X轴上的不同传感器；将一组Y轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器，其中，每 一个Y轴从芯片的管脚数小于Y轴上的传感器的数量，Y轴上的每一个传感器连接到一 个Y轴从芯片的一个管脚，不同的Y轴从芯片的管脚连接的Y轴上的不同传感器；将主芯片连接到一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片，其中，主芯片的同步管脚 连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚分 别连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的中断管脚；主芯片的同步管脚产生下降沿同步信号，一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片的 同步管脚接收到主芯片同步管脚的下降沿同步信号，对其所连接的X轴或者Y轴上的传 感器进行扫描，获得扫描数据；每一个X轴从芯片或者Y轴从芯片在完成自己的扫描之后，自身的中断管脚产 生低信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该X轴从芯片或者Y轴从芯片进行数 据通信，获得所述扫描数据；主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数据后，将扫描数据上报给 控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步信号。根据一个实施例，投射电容式触摸屏的X轴上具有56个传感器X1-X56，Y轴上 具有44个传感器Y1-Y44 ；该一组X轴从芯片包括第一 X轴从芯片和第二 X轴从芯片， 将一组X轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器包括将第一 X轴从芯 片连接到X轴上的传感器X1-X20，将第二X轴从芯片连接到X轴上的传感器X21-X56 ； 该一组Y轴从芯片包括第一 Y轴从芯片和第二 Y轴从芯片，将一组Y轴从芯片分别连 接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器包括将第一 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感器 Y1-Y22，将第二 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感器Y23-Y44。第一 X轴从芯片、Y轴从芯片和主芯片使用CY8C21434芯片；第二 X轴从芯片 使用CY8C24794芯片。
采用本发明的技术方案，采用多颗现有的芯片控制对大尺寸投射电容式触摸屏 的扫描控制，其中一颗为主芯片，其余多颗为从芯片从芯片中的部分芯片用来控制X 轴的传感器，另一部分用来控制Y轴的传感器。从芯片负责扫描传感器，主芯片则负责 接收从芯片上报的扫描结果，并做出最终的数据处理。从芯片与主芯片间通过标准I2C 接口以及中断管脚通讯，并且主芯片通过同步管脚对从芯片做同步控制，保证了所有的 从芯片不会因为时序上的混乱而导致获得的数据有迟滞或者错位现象，保证了数据的准 确性和及时性。
图1揭示了本发明的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置的结构图；图2揭示了本发明的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描方法的流程图。
具体实施例方式本发明的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置包括一组X轴从芯片、一组Y轴从芯片以及一主芯片。一组X轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器，其中每一个 X轴从芯片的管脚数小于X轴上的传感器的数量，X轴上的每一个传感器连接到一个X 轴从芯片的一个管脚，不同的X轴从芯片的管脚连接的X轴上的不同传感器。一组Y轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器，其中每一个 Y轴从芯片的管脚数小于Y轴上的传感器的数量，Y轴上的每一个传感器连接到一个Y 轴从芯片的一个管脚，不同的Y轴从芯片的管脚连接的Y轴上的不同传感器。主芯片连接到所述的一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片，其中主芯片的同步管 脚连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚 分别连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的中断管脚，主芯片的同步管脚产 生下降沿同步信号，一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片的同步管脚接收到主芯片同步管 脚的下降沿同步信号，对其所连接的X轴或者Y轴上的传感器进行扫描，获得扫描数 据，每一个X轴从芯片或者Y轴从芯片在完成自己的扫描之后，自身的中断管脚产生低 信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该X轴从芯片或者Y轴从芯片进行数据通 信，获得扫描数据，主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数据后，将扫描 数据上报给控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步信号。图1揭示了本发明的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置的一个实施里的结构 图。在该实施例中，大尺寸投射电容式触摸屏是一个17寸的投射电容式触摸屏40，该 投射电容式触摸屏的X轴具有56个传感器X1-X56，Y轴具有44个传感器Y1-Y44。在 该实施例中，一组X轴从芯片包括第一X轴从芯片10和第二X轴从芯片11，第一X轴 从芯片10连接到X轴上的传感器X1-X20，第二 X轴从芯片11连接到X轴上的传感器 X21-X56。一组Y轴从芯片包括第一 Y轴从芯片20和第二 Y轴从芯片21，第一 Y轴 从芯片20连接到Y轴上的传感器Y1-Y22，第二 Y轴从芯片21连接到Y轴上的传感器 Y23-Y44。主芯片30连接到第一 X轴从芯片10、第二 X轴从芯片11、第一 Y轴从芯片 20、第二 Y轴从芯片21。主芯片30的同步管脚连接到第一 X轴从芯片10、第二 X轴从芯片11、第一 Y轴从芯片20、第二 Y轴从芯片21的同步管脚，主芯片30的一组中断管 脚分别连接到第一 X轴从芯片10、第二 X轴从芯片11、第一 Y轴从芯片20、第二 Y轴 从芯片21的中断管脚。第一 X轴从芯片10、第一 Y轴从芯片20、第二 Y轴从芯片21 和主芯片30使用CY8C21434芯片，而第二 X轴从芯片11使用CY8C24794芯片。图1所示 的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置的工作流程大致如下主芯片通过同步管脚对从芯片做同步控制主芯片的同步管脚产生下降沿，当 从芯片(包括第一X轴从芯片、第二X轴从芯片、第一Y轴从芯片、第二Y轴从芯片) 侦测到主芯片的同步管脚有下降沿产生，从芯片同时开始扫描。这样保证了多颗从片不 会因为时序上的混乱而导致获得的数据有迟滞或者错位现象，保证了数据的准确性和及 时性。每颗从芯片对其负责的所有传感器都扫描一轮之后，对所获得的扫描结果做出 处理，处理完毕，把自身的中断管脚拉低，通知主芯片“可以来读结果了”。主芯片对应的中断管脚收到来自某一个从芯片的中断下降沿，就会通过I2C读 取其上报的数据。当收到所有从芯片上报的本轮数据之后，主芯片做出最终的数据处 理。主芯片与从芯片的数据通信通过I2C接口实现。主芯片通过UART接口向控制计算机发送最终结果，该最终结果就是主芯片对 每一个从芯片的上报数据处理之后的结果。主芯片完成一次向控制计算机的数据上报之后，会再次在同步管脚产生下降 沿，通知所有从芯片开始下一轮扫描。在一个实施例中，每一颗从芯片向主芯片送的数据格式如下
ByteO BytelByte2Byte3Byte4
=0OxFFOxFFOxFFOxFF
"^ PeaklOrfF坐标高字节坐标低字节
=2PeaklPeak2OxFFOxFFByteO表示触摸点的个数(0，1，2)Peakl表示如果有1个触摸点，这个值代表被触摸的传感器的编号。Peak2表示如果有2个触摸点，这个值代表另一条被触摸的传感器的编号。在一个实施例中，主芯片往控制计算机发送数据的格数如下
ByteO Bytel__Byte2__Byte3__Byte4 Byte5 Byte6
=0 OxFF__OxFF__OxFF__OxFF OxOD OxOA
=1 X坐标髙字节 X坐标低字节 丫坐标高字节 丫坐标低字节 =2 PeakXl PeakYl PeakX2 PeakY2 __
ByteO表示触摸点的个数(0，1，2) PeakXl、PeakX2、PeakYl、PeakY2代表X轴和Y轴上被触摸的传感器的编号。每颗从芯片扫描了各自负责的所有传感器之后，根据扫描结果以及传感器的特 性，负责判断在本区域，是否有触摸动作发生，如果有触摸，必须判断是单指触摸还是 双指触摸。然后计算出触摸点在本区域内的具体位置，并上报到主芯片。主芯片根据每一颗从芯片上报的数据，做出汇总，并最终确认总共有几个触摸 点，以及计算触摸点在整个触摸屏上的准确坐标，并通过UART将数据传输到控制计算 机。如果是单指持续在触摸屏上移动，主芯片还对连贯的坐标做出平滑修正，使控制计 算机得到的坐标数据能连出一条平滑的曲线。在需要同时扫描100根传感器的情况下，这样的数据格式，能够使I2C通讯读 取的数据最少，UART输出到控制计算机的数据也最少，极大的节约了各环节耗费的时 间，保证了高达60fps的报点率。如果报点率低于40fps，手写效果将会很差，容易发生 断线、折线、跳线以及线条不平滑等问题，无法用于电脑显示器这种需要高分辨率手写 功能的仪器上做触摸设备。参考图2所示，本发明还揭示了一种大尺寸投射电容式触摸屏的扫描方法，包 括下述的步骤20.将一组X轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器，其中， 每一个X轴从芯片的管脚数小于X轴上的传感器的数量，X轴上的每一个传感器连接到 一个X轴从芯片的一个管脚，不同的X轴从芯片的管脚连接的X轴上的不同传感器；21.将一组Y轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器，其中， 每一个Y轴从芯片的管脚数小于Y轴上的传感器的数量，Y轴上的每一个传感器连接到 一个Y轴从芯片的一个管脚，不同的Y轴从芯片的管脚连接的Y轴上的不同传感器；22.将主芯片连接到一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片，其中，主芯片的同步管 脚连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚 分别连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的中断管脚；23.主芯片的同步管脚产生下降沿同步信号，一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片 的同步管脚接收到主芯片同步管脚的下降沿同步信号，对其所连接的X轴或者Y轴上的 传感器进行扫描，获得扫描数据；24.每一个X轴从芯片或者Y轴从芯片在完成自己的扫描之后，自身的中断管脚 产生低信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该X轴从芯片或者Y轴从芯片进行 数据通信，获得所述扫描数据；25.主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数据后，将扫描数据上报 给控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步信号。参考图1所示的实施例的结构图，本发明的一个实现中，投射电容式触摸屏的X 轴上具有56个传感器X1-X56，Y轴上具有44个传感器Y1-Y44 ；一组X轴从芯片包括第一 X轴从芯片和第二 X轴从芯片，将一组X轴从芯片分 别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器包括将第一 X轴从芯片连接到X轴上的传 感器X1-X20，将第二 X轴从芯片连接到X轴上的传感器X21-X56 ； 一组Y轴从芯片包 括第一 Y轴从芯片和第二 Y轴从芯片，将一组Y轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器包括将第一 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感器Y1-Y22，将第二 Y轴 从芯片连接到Y轴上的传感器Y23-Y44。在一个实施例中，第一 X轴从芯片、Y轴从芯片和主芯片使用CY8C21434芯 片；第二 X轴从芯片使用CY8C24794芯片。图2所揭 示的方法的细节描述与图1所揭示的装置相一致，此处不再重复。采用本发明的技术方案，采用多颗现有的芯片控制对大尺寸投射电容式触摸屏 的扫描控制，其中一颗为主芯片，其余多颗为从芯片从芯片中的部分芯片用来控制X 轴的传感器，另一部分用来控制Y轴的传感器。从芯片负责扫描传感器，主芯片则负责 接收从芯片上报的扫描结果，并做出最终的数据处理。从芯片与主芯片间通过标准I2C 接口以及中断管脚通讯，并且主芯片通过同步管脚对从芯片做同步控制，保证了所有的 从芯片不会因为时序上的混乱而导致获得的数据有迟滞或者错位现象，保证了数据的准 确性和及时性。
权利要求
1.一种大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置，其特征在于，包括一组X轴从芯片，分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器，其中，每一个 X轴从芯片的管脚数小于X轴上的传感器的数量，X轴上的每一个传感器连接到一个X 轴从芯片的一个管脚，不同的X轴从芯片的管脚连接的X轴上的不同传感器；一组Y轴从芯片，分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器，其中，每一个 Y轴从芯片的管脚数小于Y轴上的传感器的数量，Y轴上的每一个传感器连接到一个Y 轴从芯片的一个管脚，不同的Y轴从芯片的管脚连接的Y轴上的不同传感器；主芯片，连接到所述的一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片，其中，主芯片的同步管 脚连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚 分别连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的中断管脚，所述主芯片的同步管 脚产生下降沿同步信号，所述的一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片的同步管脚接收到主 芯片同步管脚的下降沿同步信号，对其所连接的X轴或者Y轴上的传感器进行扫描，获 得扫描数据，每一个X轴从芯片或者Y轴从芯片在完成自己的扫描之后，自身的中断管 脚产生低信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该X轴从芯片或者Y轴从芯片进 行数据通信，获得所述扫描数据，主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数 据后，将所述的扫描数据上报给控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步 信号。
2.如权利要求1所述的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置，其特征在于，所述投射电容式触摸屏的X轴上具有56个传感器X1-X56，Y轴上具有44个传感器 Y1-Y44 ；所述一组X轴从芯片包括第一 X轴从芯片和第二 X轴从芯片，其中的第一 X轴从芯 片连接到X轴上的传感器X1-X20，第二 X轴从芯片连接到X轴上的传感器X21-X56 ；所述一组Y轴从芯片包括第一 Y轴从芯片和第二 Y轴从芯片，其中的第一 Y轴从芯 片连接到Y轴上的传感器Y1-Y22，第二 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感器Y23-Y44。
3.如权利要求2所述的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置，其特征在于， 所述第一 X轴从芯片、Y轴从芯片和主芯片使用CY8C21434芯片；所述第二 X轴从芯片使用CY8C24794芯片。
4.一种大尺寸投射电容式触摸屏的扫描方法，其特征在于，包括将一组X轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器，其中，每一个 X轴从芯片的管脚数小于X轴上的传感器的数量，X轴上的每一个传感器连接到一个X 轴从芯片的一个管脚，不同的X轴从芯片的管脚连接的X轴上的不同传感器；将一组Y轴从芯片分别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器，其中，每一个 Y轴从芯片的管脚数小于Y轴上的传感器的数量，Y轴上的每一个传感器连接到一个Y 轴从芯片的一个管脚，不同的Y轴从芯片的管脚连接的Y轴上的不同传感器；将主芯片连接到所述的一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片，其中，主芯片的同步管 脚连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚 分别连接到每一个X轴从芯片以及每一个Y轴从芯片的中断管脚；主芯片的同步管脚产生下降沿同步信号，所述的一组X轴从芯片和一组Y轴从芯片 的同步管脚接收到主芯片同步管脚的下降沿同步信号，对其所连接的X轴或者Y轴上的传感器进行扫描，获得扫描数据；每一个X轴从芯片或者Y轴从芯片在完成自己的扫描之后，自身的中断管脚产生低 信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该X轴从芯片或者Y轴从芯片进行数据通 信，获得所述扫描数据；主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数据后，将所述的扫描数据上报 给控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步信号。
5.如权利要求4所述的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描方法，其特征在于，所述投射电容式触摸屏的X轴上具有56个传感器X1-X56，Y轴上具有44个传感器 Y1-Y44 ；所述一组X轴从芯片包括第一 X轴从芯片和第二 X轴从芯片，将一组X轴从芯片分 别连接到投射电容式触摸屏的X轴上的传感器包括将第一 X轴从芯片连接到X轴上的传 感器X1-X20，将第二 X轴从芯片连接到X轴上的传感器X21-X56 ；所述一组Y轴从芯片包括第一 Y轴从芯片和第二 Y轴从芯片，将一组Y轴从芯片分 别连接到投射电容式触摸屏的Y轴上的传感器包括将第一 Y轴从芯片连接到Y轴上的传 感器Y1-Y22，将第二 Y轴从芯片连接到Y轴上的传感器Y23-Y44。
6.如权利要求5所述的大尺寸投射电容式触摸屏的扫描方法，其特征在于，所述第一 X轴从芯片、Y轴从芯片和主芯片使用CY8C21434芯片；所述第二 X轴从芯片使用CY8C24794芯片。
全文摘要
本发明揭示了大尺寸投射电容式触摸屏的扫描装置，包括一组X轴从芯片、一组Y轴从芯片和主芯片，主芯片连接到X轴从芯片和Y轴从芯片，主芯片的同步管脚连接到X轴从芯片和Y轴从芯片的同步管脚，主芯片的一组中断管脚分别连接到X轴从芯片和Y轴从芯片的中断管脚，主芯片的同步管脚产生下降沿同步信号，X轴从芯片和Y轴从芯片的同步管脚接收下降沿同步信号，对其所连接的传感器进行扫描，获得扫描数据，之后自身的中断管脚产生低信号，主芯片对应的中断管脚收到低信号，与该从芯片进行数据通信，获得扫描数据，主芯片收到所有X轴从芯片以及Y轴从芯片的扫描数据后，将扫描数据上报给控制计算机，主芯片的同步管脚产生下一个下降沿同步信号。
文档编号G06F3/044GK102023769SQ20091019548
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者张成龙, 蔡添进, 赵*, 陈建忠 申请人:江西联创电子有限公司