四线电阻触摸屏校准算法的实现 - 全文

　　一、四线电阻触摸屏简介

　　四线电阻触摸屏，是要求输入灵活性和个人化应用的理想触摸解决方案：采用一体成型出线技术，和触摸屏专用基材，保证触摸屏精确、稳定、可靠和反应灵敏。四线电阻触摸屏，完全密封处理，彻底防水、防尘、防污染，符合IP65密封标准。具有低成本、低功耗和可以提供最小尺寸的技术特性。

　　四线电阻触摸屏，可以使用笔、手指、戴手套的手、信用卡等众多触摸介质，可以抵抗流质、食物和各种杂质，对各种污染具有非常强的适应性，在拥有良好的稳定性和可靠性的同时，具有轻便易组装和低成本等特点，是轻便移动设备、个人助理、工业控制、医疗仪器等使用频率高，使用者明确的应用系统的最理想的输入装置。

　　二、四线电阻触摸屏技术参数

　　屏幕结构：ITOFilm与ITOGlass贴合，中间以DOT点进行隔离

　　出线电缆：与Panel一体成型

　　连接器：间距为2.54mm插座，标准AMP87499-9

　　触摸介质：手指、戴手套的手、笔、信用卡等

　　屏幕厚度：1mm-5mm

　　屏幕尺寸：2英寸-21英寸

　　分辨率：4096x4096

　　响应时间：少于8毫秒（手指输入）

　　触摸力度：15-40gr使用硬度为600直径为16mm硅脂状物

　　转换速度：小于20ms

　　位置精度：标准偏差小于2毫米

　　M触摸密度：触摸分辨率4096x4096触摸点

　　屏幕误差：小于1.5%

　　供应电压：DC+5V

　　屏幕电阻：200Ω-50Ω（betweenX1-X2）；200Ω～500Ω（betweenY1-Y2）

　　绝缘电阻：大于20MΩ在DC25V

　　静电保护：可以承受随意分布在屏幕表面15千伏电压的20次排放（perIEC801-2;150pFand150Ω）

　　透光率：75-85%（波长为550纳米时）

　　工作温度：-20℃-70℃

　　储存温度：-25℃-80℃

　　抗破坏性：3-12mm特殊工艺完全钢化的光学玻璃为基材。使用1磅在130cm高度使其自由落至玻璃中心点而玻璃不破损。

　　密封特性：高度密封材料将滤光装置、框体和防暴玻璃紧密密合，防止液体渗漏；

　　工作温度：-20C-70C

　　储存温度：-40C-85C

　　工作湿度：90%RH在40℃（无结露）

　　储存湿度：90%RH在40℃（无结露）

　　密封性：符合NEMA4和IP65标准

　　高温存储：80℃测试240小时

　　低温存储：-25℃测试240小时

　　耐久性能：莫氏硬度3H（按照ATSMD3363标准）

　　使用寿命：单点触摸大于100万次（Polyesterstylus）单点触摸大于500万次（Rubberstylus）

　　安规认证：FCC.CE、TUV、UL

　　三、四线电阻式触摸屏的三大特点

　　1、触摸屏高透光率

　　采用玻璃底层设计，抛弃使用有机玻璃或塑料作底层的低成本工艺，使产品的透光率和使用寿命得到最大的提高；在印刷制程上，采用最新的高科技的印刷工艺，使‘隔离点’做到业界最小水平，触摸屏在显示器开启后，看不到电阻网点，是众多四线产品中透光率最好的产品。

　　2、产品稳定可靠

　　众多的四线电阻产品中，是唯一由***原工厂生产全部触摸屏和控制卡套件的产品。触摸屏控制卡和驱动程序拥有独立的知识产权，唯一以Chepset（ONE2K）形式取代复杂控制电路的控制器，拥有自主的知识产权的全系列驱动程序，可以为客户设计各种内嵌式系统方案，并提供客户需要的各种源代码接口，更适合应用在OEM及固定设备中，触摸屏和控制器经过严格的温度、湿度、耐久性等测试，通过FCC、CE、TUV和UL认证。

　　3、经得起考验

　　四线电阻触摸屏，所有技术数据和测试文件，来源于严格的产品测试结果，进而通过FCC、CE、TUV和UL等国际认证，产品销售全球市场。并一直以来是各大OEM客户的指定产品，***的ACER，ADI，TATUNG，FIC/LEO，Advantech，CTX，日本部分，ORMON，SEGA，JUSTY和欧洲部分的PHILIPS，SIEMENS。

　　四、四线电阻式触摸屏的工作原理

　　四线电阻式触摸屏是电阻式家族中应用最广、最普及的一种。其结构由下线路导电ITO层和上线路导电ITO层组成。中间有细微绝缘点隔开，当触摸屏表面没有压力时，上下线路处于开路状态。一旦有压力施加到触摸屏表面。上下线路就会导通，控制器通过下线路导电ITO层在X坐标方向上施加驱动电压，通过上线路导电ITO层上的探针，侦测X方向上的电压，由此推算出触点的X坐标。通过控制器改变施加电压的方向，同理可测出触点的Y坐标，从而明确触点的位置。

　　四线电阻式触摸屏在玻璃或丙烯酸基板上覆盖有两层透平，均匀导电的ITO层，分别做为X电极和Y电极，它们之间由均匀排列的透明格点分开绝缘。其中下层的ITO与玻璃基板附着，上层的ITO附着在PET薄膜上。X电极和Y电极的正负端由“导电条”分别从两端引出，且X电极和Y电极导电条的位置相互垂直。引出端X-，X+，Y-，Y+一共四条线，这就是四线电阻式触摸屏名称的由来。当有物体接触触摸屏表面并施以一定的压力时，上层的ITO导电层发生形变与下层ITO发生接触，该结构可以等效为相应的电路。

　　五、四线电阻触摸屏校准算法的实现

　　X0=xfac*X+xoff;

　　Y0=yfac*Y+yoff;

　　其中X0，Y0是屏的物理坐标，xfac，yfac为x，y方向的比例因子，xoff，yoff为x，y方向的偏移量。

　　既然说到了校准，那么这四个量肯定是不变的，所以我们可以用至少两个屏的物理坐标点就可算出这四个量，也即是两点校准法，由于按下屏后读出的是X，Y值，而校准时用的X0，Y0也是已知的，那么就是解四元一次方程组了，算法如下：

　　（X1，Y1）和（X2，Y2）是用于校准时屏上显示的两个点，这两个点的坐标必须不一样，是已知的;

　　（x1，y1）和（x2，y2）是校准时读取的被按下的两点的触摸板坐标值;

　　有如下方程组：

　　X1=xfac*x1+xoff;//1

　　Y1=yfac*y1+yoff;//2

　　X2=xfac*x2+xoff;//3

　　Y2=yfac*y2+yoff;//4

　　解得：

　　3-1得xfac=（X2-X1）/（x2-x1）;//得到x轴方向的比例因子

　　3+1得xoff=［（X2+X1）-xfac（x2+x1）］/2;//得到x轴方向的偏移量

　　4-2得yfac=（Y2-Y1）/（y2-y1）;//得到y轴方向的比例因子

　　4+2得yoff=［（Y2+Y1）-yfac（y2+y1）］/2;//得到y轴方向的偏移量

　　总结：所谓的三点触摸校准，四点触摸校准只不过是加了可靠的滤波算法，因为触摸笔和屏的接触不是很准确的！而像素点是很小的，所以通常都用四点校准，而且经验证这此算法是必须加的，否则很不准，参见STM32学习笔记相关实验实验例程，已验证通过。

　　六、四线电阻触摸屏应用领域

　　四线电阻触摸屏适用于手持式装置（PDA）、卫星定位系统（GPS）、工业控制系统（IPC）、资讯查询系统（kiosks）、医疗服务系统、互动式教学系统等领域。