1、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李紅華2016年09月09日主要內容主要內容： 常見的觸摸屏技術：電阻式、表面電容式(surface capacitive touch panel )、投射電容式(project capacitive touch panel ) 、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投射電容式、電磁式(主要突出的是手寫筆功能，如三星的Galaxy Note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、美發思、矽創等。 國內的模組廠有歐菲、信利、勝華、帝晶、華意、TPK、合力泰

2、、超聲、創維等。一、觸摸屏簡介一、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方向連續變化的通道。由于X、Y架構在不同表面，其相交處形成一節點電容，根據平行板電容計算公式有：C=eC=e* *S/(4S/(4兀兀KD)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點的變化。偵測電容值的變化可以通過與之

3、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，傳感器上連續性的掃描探測

4、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、電容觸摸屏二、電容觸摸屏(CTP)工作原理工作原理(1) 用特殊的導電體如ITOITO(氧化銦錫,透明、高導電性、高穩定性、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做成做成”菱形菱形/矩形矩形/六邊形六邊形/三角形三角形”，分割為驅動和接受通道分割為驅動和接受通道感應原理感應原理手指與

5、手指與CTP形成形成耦合電容耦合電容耦合電容使得耦合電容使得CTP寄生電容寄生電容Cp改改變，通過檢測變，通過檢測Cp是否變化，從而是否變化，從而感知感知”被觸摸被觸摸”1. CTP 按照驅動方式分類：自電容(Self capacitor) 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。互電容(Mutual capacitor) 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

6、的兩級。互電容測量方法，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：Cover LENS固態/液態OCAFilm/Glass sensorFPC1.基本結構：三、電容觸摸屏結構三、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：結構：One Glass So

7、lution，單層玻璃集成，單層玻璃集成LENS跟跟Sensor功能功能Sensor 圖勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美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：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。 G+F結構：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。勇敢

8、，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美 G+F+F結構：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端發出，用于通知主機讀取坐標數據，一般為低電平觸發RESETTP的復位信號，由有主機端發出，一般為低電平時TP會復位VDDIOTP的IO口電壓，一般為2.8V/

9、1.8V，須低于VDD，四、電容觸摸屏硬件接口四、電容觸摸屏硬件接口電氣連接框圖：TP端主機端VDDGNDSCLSDAINTRESETVDDIO勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美硬件原理圖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)； TP IC初始化(主要是為TP上電、復位及下發配置參數，讓TP工作起來，不同廠家的IC初 始化方式不同，有些TP不需要主機端下發配置參數)； 設置TP INT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。五、五、MTK平臺驅動實現平臺驅動實

10、現2. TP驅動流程3. 驅動移植:(1) 在 kernel-3.10driversinputtouchscreenmediatek 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-3.10driversinputtouchscreenKconfig 文件，增加配置項“config TPD_CUSTOM_FT6X36_SP603”，如下圖所示：勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美(4) 修改配置文件 修改 /kernel-3.18/arch/arm64/configs/lava

11、6750_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-3.10driversinputtouchscreenmediatekmakefile文件，增加編譯選項 obj-$(CONFIG_MSG5846_SP466)+= msg5846_sp466

12、/勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美(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 PMICGPIO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，配置節點 compatible = “mediatek,mt6755-touch”; 修改 /kernel-3.18/arch/arm64/boot/dts/cust_i2c.dtsi，配置 I2C節點 compatible = “mediate

13、k,cap_touch”; 5d為觸摸屏I2C地址勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美 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

14、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 代表了KEY_MENU的坐標信息， (90,833)是該key center的坐標，100是該鍵的寬度， 40是該鍵的高度。例如：MENUHOMEBACK720 x1280tpd-key-dim-local = ;參數說明勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美4. 驅動流程：5. 驅動函數分析：mtk_tpd.c文件，注冊INPUT子系統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初始化勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美input設備注冊，把設備加入input

15、設備鏈表，生成 “dev/input/eventX” 節點按鍵初始化注冊call back回調，LCD ON/OFF時調用勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美亮屏resume滅屏suspendFocaltech_driver.c文件，注冊I2C總線從設備驅動獲取TP節點信息添加TP驅動到鏈表勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美注冊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chip ID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勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美調用i2c函數讀取報點信息解析（X，Y）坐標抬手處理函數給系統上報按鍵給系統上報坐標(3) 相關調用函數說明手指按壓處理函數同步事件，通知系統本次報點已全部完成同步事件，通知系統單次報點事件已完成勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美勇敢，讓未知更美6. 問題排查：(1) adb 查看系統節點是否掛載。如果節點沒有生成，則核查dws 配置，驅動代碼