CY8CTMA340电容触摸屏控制器的研究

摘要：主要研究了一个新型的电容触摸屏控制器CY8CTMA340的特性和应用。它能支持多点触控(多达4个手指同时在触摸屏上)；可以识别手势；拥有256个传感节点；低功耗，支持双电源供电；有最佳的防水性能等改进性特点。另外介绍了它的工作原理以及其I2C通信协议，最后给出了基于此控制器的一个应用实例。
关键词：CY8CTMA340；电容触摸屏控制器；I2C通信协议

    随着现代电子技术的飞速发展，人们对电子产品的要求不断提高，比如我们生活中常见的触屏手机而言，触摸屏控制器从电阻触摸屏向电容触摸屏，从单点触控向多点触控正进行着不断地改变，本文主要讲述了一个新型的触摸屏控制器CY8CTMA340的特性、工作原理、通信协议以及应用。

1 CY8CTMA340概述
    CY8CTMA340是由赛普拉斯半导体公司生产的电容触摸屏控制器。
    CY8CTMA340是一个带有感应技术的电容触摸屏控制器，能支持4个手指同时在触摸屏上，读出它们的位置和手势信息。CY8CTMA340通过其触摸检测装置和位置分辨率算法来处理这组数字信息，这样来决定每个手指在触摸屏上的位置。手指的位置和移动可以被进一步处理并且可以被识别为单击、双击、平移和缩放这样一个手势，然后把信息提供给主机。另外，CY8CTMA340系列产品增加了一些改进性特点：较大手指、拇指检测，手掌、脸部检测，控制压制和潮湿手指的追踪，有最佳的防水性能，根据环境的改变也能自动校准参数，在有干扰的射频环境下也能稳定的运行，还有多样的通信协议，另外，它既支持单电源供电也能支持双电源供电，有多种封装形式。因此，CY8CTMA340具有其它同类产品所不具备的特殊优点，主要有：
    ·单芯片、多点触控的电容触摸屏控制器；
    ·可追踪2或4个手指的位置(X，Y和级)；
    ·多达256传感节点；
    ·屏幕尺寸大到4．5时；
    ·无噪声分辨率一般为0．1mm；
    ·8通道传输意味着更快的扫描触摸屏；
    ·核心精度可达0．7mm；
    ·低功耗；
    ·支持双电源供电；
    ·支持许多IT0制造商，LCD的供应商；
    ·支持SPI或I2C通信。

2 CY8CTMA340工作原理
    CY8CTMA340内部原理图如图1所示。

    CY8CTMA340有8个通道，每个通道有4组感应引脚，每个感应引脚都可以被设置为接受感应或者发送感应。接收方从放置在接收和发送之间的电容上收集电荷，收集后的电荷被放在了一个内部集成的电容上，这个就被叫做模拟整合。被集成电容收集的电荷然后就被模数转换器采样，采样的结果被收集为数字整合，数字整合的结束就代表完成了一个转换。转换结束后，CPU就利用CY8CTMA340内部提供的片上算法来处理这些数字信息。
    CY8CTMA340有3种电源状态：(1)激活模式：这种模式下触摸屏被激活开始扫描并且隔时刷新数据；(2)低功耗模式：触摸屏以很慢的速率去扫描；(3)深度睡眠模式：这种模式下触摸屏停止扫描并且CY8CTMA340处于低功耗的状态，内部时钟已经关闭，但是存储器状态和RAM仍然保持原来的状态。CY8CTMA340有2种电源供电方式，单电源供电和双电源供电，单电源供电简单方便，但是不稳定。双电源供电可以使芯片工作状态更稳定，缺点就是比较麻烦。图2，图3分别为单电源和双电源供电的接线图。

3 CY8CTMA340通信协议
    CY8CTMA340触摸屏控制器最关键的就是其通信协议的说明，通信模式控制着CY8CTMA340的启动并且把信息提供给主控制器。它有三种通信模式：运行模式、系统信息模式、测试模式。在相同的通信模式下CY8CTMA340既可以支持I2C，也可以支持串行外设接口(SPI)。所有的模式都共享着主机模式(HST_MODE)，主机模式就是主机用来控制CY8CTMA340改变换通信模式，可以使其处于低电状态，控制其向深度睡眠模式转变，控制这个芯片的复位。
    (1)运行模式
    在运行模式下，可以通过主机模式来控制电源的状态，最重要的是它可以向主机提供每个手指(最多4个)的数据信息，例如地址信息，坐标信息以及手势的追踪。
    (2)系统信息模式
    系统信息模式下可以进行系统内置的固件测试，可以对电源状态、激活系统隔时刷新、触屏超时、低电源隔时刷新设置。
    (3)系统测试模式
    在系统测试模式下三个数据是有用的：原始数据、信号数据、校准数据。
    I2C总线协议：

4 CY8CTMA340的应用实例
    图5是CY8CTMA340的一个应用，图示为其硬件电路连接示意图。图中所用的电容触摸屏控制器为CY8CTMA340-48LQI-09(T)，是48引脚的芯片，其支持的电容触摸屏的尺寸最大为4．5时，其芯片的ID为0591H，其左边为电容触摸屏，右边与MCU相连，通过对MCU进行I2C总线编程，通过通信协议从而控制触摸屏控制器然后再作用于触摸屏，使其有手指触摸时可以检测并作出相应的应答。

5 结束语
    本文主要讲述了一个新型的触摸屏控制器CY8CTMA340的特性以及应用。随着电子技术的不断发展以及触摸屏应用逐渐普遍，人们对其性能要求不断提高，CY8CTMA340以其多点触控，识别手势，低功耗高精度，支持双电源供电，支持通信协议等一系列的改进性的特点使其在同类型的产品中更适应市场的需求，使得触摸屏技术又有了更进一步的提高。