触控技术改善人机对话用户界面

引言

触摸屏正在迅速成为人机对话用户界面技术的最佳选择，被应用在零售、工业、汽车、医疗、数字信号显示等不同行业。

这一技术日益广泛的应用在一定程度上受至iPhONe异乎寻常的成功的促进。iPhone实现了完全触屏控制，极其简单易用。这些性能使得人们对互动式显示在其它环境中的应用有了更高的期望。

图1：触摸控制技术剖析

与传统的键盘和鼠标器相比，清晰的触屏显示具有更多的优点。除了提供直观的用户互动功能，优良的触屏还能简化整个系统的设计，减小系统的尺寸，降低材料费用，减少在整个寿命周期中的维护。

1 触摸控制器的重要性

工程设计人员往往花费大量时间来考虑哪一种触摸传感技术更适合特定的应用和操作环境。

这并不奇怪，因为有很多不同的技术可供选择。然而，选择正确与否将会极大地影响终端产品的例如，电阻和一般的电容技术方案成本较低，初看起来很有吸引力。然而，由于这类技术的传感元素位于触屏的前表面，它们不适合户外应用，也不能被用在易于受到意外损伤或者浸湿的场合。其它诸如红外、光学、表面声波等技术都需要在触屏周边配置框架，因而影响了产品的美观，而且在凹槽处聚积的灰尘和油腻对功能产生不良影响，突然的冲击或者持续的震动会使传感元素产生误差。考虑到这些不利因素，设计人员不断寻求更好的解决方案，希望触屏传感器能够在自身内部或者防护层下得到完全的保护。投影电容系统就是能够满足这一要求的极好的解决方案。

这一解决方案的一个例子就是Zytronic的专利产品。投影电容式触控感测技术(PCT)。该技术的特点是把细微紧密的、10 la m的电容矩阵镶嵌在一个叠层衬底里。由于衬底被置于厚度可以达至lJ20mm的保护层后面(通常由玻璃或者聚碳酸脂制成)，电容不会受到灰尘、划擦、极端的温度以及液体侵蚀的损坏。

然而，虽然传感器的适应性是设计过程的一个关键部分，还有其它很多因素需要考虑，例如同传感器相连的触摸控制器的性能。作为触控系统的大脑，这一关键部件负责收集和翻译触屏传来的数据，然后将信息传输到电脑主机。如果控制器不能有效地工作，即使触屏系统配有最高级的液晶显示、最强大的电脑、最完善的触摸感应设计，其功能也会大打折扣。

2 触摸控制器的发展

由于触控技术正在变得越来越普及，即使最先进的触摸控制器也需要得到进一步的发展，以满足更高的性能和更多的功能的要求。促进控制器技术发展的因素包括以下几个方面：在大屏幕上实现更快的反应时间，从而优化用户与触屏的互动;改善屏幕的清晰度和触控精度;实现复杂的多重触摸数据处理;减少部件数量，使系统设计流线化。

使用高度集成的控制器，把很多离散的部件组合成单一的专用集成电路(ASIC)，将有利于减少设备的碳足迹，同时通过增加设备布局的灵活性和测试的简单性简化了设计。如果实现了控制器的高度集成，客户甚至能够把控制器的芯片组纳入自己的母板。部件数目的减少还意味着更少的潜在故障和更高的可靠性。

另外，控制器在改善信噪比(SNR)方面的进展将有助于提高触控的敏感度。例如，前面提到的投影电容式触控感测技术使得设计更厚的保护层成为可能，因而能够对传感元素提供更加有效的保护。

与高度集成同时发展的另一个趋势是应用高性能的微处理器来制造控制器，因而使控制器拥有更大的闪速存储能力。由此而改善的信息处理能力将被用来提高反应速度和精度，支持先进的控制算法，实现“同时多点触控”的功能。

图2：触控感测系统核心组件

多点触控功能的益处已经被便携式电脑所证明。微软最近发行的Windows 7运行系统就具有支持多点触控和手势识别的功能。

结果其它行业对多点触控功能的需求也在发展，而且这种需求会持续增强。通过多点触控，用户可以拖放图标和文件，剪贴文本，再塑图形。多点触控促成的手势识别还使得用户能够进行屏幕淘选、缩放和旋转移动，从而使照片览视和三维设计等应用成为可能。

图3：改吾触摸控制器的结构和功能

3 结语

由于对触空技术的需求正在不断增长，触屏传感解决方案和与之相连的控制器的进化会进一步加快。新近涌现出来的高性能、高集成的触摸控制器必定会导致触屏系统功能的显着改善，使其运行更快、更精确，更好地利用印刷电路板的空间，简化生产过程中的采购和库存管理，并且使生产和测试过程更加简单。

下一代的控制器将能提供新的高水准的功能，包括同时多点触控和现场程序包升级，从而推动更加丰富的人机对话时代的到来。