支持觸摸功能的消費(fèi)類電子設(shè)備每一年都在不斷增大屏幕尺寸。觸摸屏在智能手機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，并已迅速發(fā)展到平板電腦。隨著Windows8的發(fā)布，觸摸功能正在向超極本、筆記本電腦以及一體機(jī)電腦（all-in-onePC）發(fā)展。隨著屏幕尺寸不斷增大，電容式觸摸面臨的主要挑戰(zhàn)是在較大尺寸的屏幕上同樣保持用戶所期望的較高手機(jī)性能。這就意味著需要在相同的時(shí)間內(nèi)掃描更大表面面積上的更多交叉點(diǎn)。此外，處理器必須能在信號(hào)更少、噪聲更大的條件下工作，同時(shí)還要努力保持其速度、精確度以及響應(yīng)能力，從而實(shí)現(xiàn)理想的用戶界面體驗(yàn)，提升客戶的體驗(yàn)度。

    隨著電容式觸摸屏的發(fā)展，我們面臨著越來(lái)越多的觸屏技術(shù)挑戰(zhàn)。較大型屏幕面臨的主要問(wèn)題是發(fā)射電壓需要覆蓋更大的表面面積，而且傳感器的電阻和電容也有所增加。觸摸面板受更高寄生電容和電阻的限制，會(huì)影響電阻電容（RC）的時(shí)間常數(shù)，從而導(dǎo)致發(fā)射頻率變慢。發(fā)射工作頻率則會(huì)影響信號(hào)建立、刷新率以及功耗。我們的目的是要確定能夠在整個(gè)面板實(shí)現(xiàn)一致觸摸響應(yīng)并最大限度地降低掃描時(shí)間和功率所需的最高發(fā)射工作頻率。

 一、刷新率

　　刷新率是指觸摸屏控制器在一秒鐘內(nèi)測(cè)量到的屏上觸摸并將其報(bào)告回主機(jī)處理器的次數(shù)。刷新率越高，設(shè)備就會(huì)在越短的時(shí)間內(nèi)收集越多的x/y數(shù)據(jù)坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)響應(yīng)快速的用戶體驗(yàn)。大多數(shù)消費(fèi)類電子產(chǎn)品都要求觸摸控制器的刷新率大于100Hz或約為10ms。諸如數(shù)字繪圖板或銷售點(diǎn)（POS）終端等特定應(yīng)用甚至要求更高的刷新率才能捕獲和識(shí)別簽名以及快速滑過(guò)的筆畫(huà)。

　　對(duì)于大型屏幕而言，保持快速的刷新率極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)橛|摸控制器需要掃描更大的表面面積，從所有交叉點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，然后再處理這些數(shù)據(jù)。刷新率主要受兩大因素影響：屏幕的掃描速度以及已掃描數(shù)據(jù)的處理速度。在具有相同的傳感器特性下（3108對(duì)比275），17英寸屏幕的交叉點(diǎn)數(shù)超出5英寸屏幕11倍。為了保持5英寸屏幕的用戶體驗(yàn)，17英寸的屏幕就需要更強(qiáng)大的掃描與處理功能。

　　有一種方法可以解決掃描問(wèn)題，那就是確保觸摸控制器具有足夠的接收通道，從而在單個(gè)周期內(nèi)掃描整個(gè)屏幕。大多數(shù)觸摸屏疊層都是由位于外殼玻璃下的傳感器模式組成，其中包含大量的“單位晶胞（unitcell）”，這些晶胞以x和y方向排列，其中x方向用于發(fā)射，y方向用于接收，或反之亦然。接收通道會(huì)收集數(shù)據(jù)并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將每個(gè)單位晶胞中的互電容變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以供主機(jī)解析手指觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。如果接收通道或ADC的數(shù)量不足，則需要多次掃描以及更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)掃描整個(gè)面板。這會(huì)導(dǎo)致在給定的時(shí)間周期內(nèi)只能獲取更少的樣本，從而帶來(lái)不良的用戶體驗(yàn)。

　　有一種方法可幫助解決處理問(wèn)題，即為觸摸控制器添加一個(gè)更大的處理器，或者將部分計(jì)算卸載到系統(tǒng)的主處理單元。這意味著將電容數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)端，并在應(yīng)用或圖形處理器上運(yùn)行算法。其中一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案就是使用觸摸屏控制器掃描傳感器，搜索第一次觸摸，然后將圖像傳輸至主機(jī)處理器。然后，主機(jī)會(huì)處理整個(gè)陣列、過(guò)濾噪聲、查找觸摸坐標(biāo)，并跟蹤手指ID。采用并行處理支持在作為觸摸屏和顯示屏主機(jī)的數(shù)千兆赫多內(nèi)核處理器上完成大量數(shù)字運(yùn)算。

　　二、信噪比（SNR）

　　SNR是指信號(hào)功率與噪聲功率之比，換言之，即有用信息與錯(cuò)誤或不相關(guān)數(shù)據(jù)之比。觸摸屏面板上的傳感器相當(dāng)于一根大型天線，可接收熒光燈、LCD或充電器等系統(tǒng)和環(huán)境噪聲。

　　大型屏幕可作為更大型的天線，因此更容易接收噪聲并使接收通道達(dá)到飽和。這會(huì)造成誤觸摸、觸摸中斷或觸摸屏“鎖定”以致觸摸屏完全無(wú)法報(bào)告數(shù)據(jù)，從而顯著影響觸摸性能。為了排除這些干擾，觸摸屏控制器要求能夠增強(qiáng)信號(hào)或降低噪聲。提高信噪比的一些主要方法包括提高發(fā)射電壓以增強(qiáng)信號(hào)；使用硬件及數(shù)字濾波法降低噪聲，或利用跳頻遠(yuǎn)離噪聲頻率。

   三、功耗

　　隨著移動(dòng)性在我們生活中占據(jù)著越來(lái)越重要的位置，功耗成為了消費(fèi)者在選擇便攜式電子設(shè)備時(shí)的一項(xiàng)重要考慮因素。市場(chǎng)調(diào)查顯示，大多數(shù)用戶認(rèn)為電池使用壽命是購(gòu)買(mǎi)新型便攜式設(shè)備時(shí)需要考慮的最重要特性之一。

　　由于液晶顯示屏尺寸的加大，功耗通常與屏幕尺寸成正比。液晶顯示屏的功耗在整個(gè)系統(tǒng)功耗中占相當(dāng)大的比例。要想保持電池使用壽命，一種方法就是在系統(tǒng)中使用更大的電池組。但這會(huì)增加系統(tǒng)的重量，從而影響用戶的便攜性體驗(yàn)。另一種方法是通過(guò)降低刷新率、降低發(fā)射電壓、禁用各種數(shù)字濾波器或使用盡可能低的模擬/數(shù)字電源，但這種方法會(huì)降低設(shè)備性能。同樣，這些解決方案都會(huì)給用戶體驗(yàn)帶來(lái)負(fù)面影響，因此都不是理想的方案。

　　對(duì)于好的設(shè)備而言，重量與性能都是關(guān)鍵因素，延長(zhǎng)電池使用壽命的最佳解決方案就是優(yōu)化系統(tǒng)中單個(gè)組件的功耗。對(duì)于觸摸屏控制器來(lái)說(shuō)，這就意味著為設(shè)備制定靈活的功耗管理方案。

　　總功耗取決于設(shè)備的狀態(tài)或使用情況。一款智能的高能效觸摸屏控制器應(yīng)具備多狀態(tài)功耗管理，如工作狀態(tài)、低功耗狀態(tài)和深度休眠狀態(tài)等，其中每種狀態(tài)都有一套降低功耗的獨(dú)特方案。這些都是通過(guò)觸摸控制器的配置參數(shù)來(lái)管理的。

　　●工作狀態(tài)下，觸摸屏具有最快的觸摸響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)樵O(shè)備會(huì)積極地掃描觸摸屏，從而確定觸摸的存在并識(shí)別觸摸坐標(biāo)。

　　●在工作狀態(tài)下，如在一定時(shí)間內(nèi)未檢測(cè)到觸摸事件，設(shè)備就會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。這會(huì)進(jìn)一步降低功耗并相應(yīng)地延長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。如設(shè)備檢測(cè)到任何觸摸事件，則會(huì)自動(dòng)從低功耗狀態(tài)切換到工作狀態(tài)。

　　●深度休眠狀態(tài)下的功耗最低。這種狀態(tài)下設(shè)備不進(jìn)行任何掃描且不報(bào)告任何觸摸。這時(shí)需要中斷，才能喚醒觸摸屏控制器，并將其切換到工作狀態(tài)。