这个接口传输所需的总频率周期数等于7*(18+27)=315个I2C频率周期。

在例B中，触控式屏幕控制器采集并预先处理了同样7个12位样值。触控式屏幕控制器的读取仍然需要18个I2C频率周期，写入则需要27个I2C频率周期，但现在整体I2C周期数等于1*(18+27)=45个I2C频率周期(表1)。这将使I2C频率周期数减少7倍。

触控式屏幕控制器可检测触控笔的触碰、采集多个坐标数据组、对数据进行预处理以减少系统噪声，然后将最终结果发送给微处理器，这种方案具有很大的优势。工作在400kHz频率速率的一个I2C频率周期等于2.5μs。在这些条件下，例A中的触控式屏幕系统需要787.5μs时间发送面板数据。而在例B中，同样条件下总接口传输时间可以缩短到112.5μs。

对数字SPI接口来说，也会产生同样的流量减少情况。在采用SPI接口时，发送一个读取周期需要24个频率周期。发送7个未滤波读取周期需要168个频率周期。具有内建滤波功能的触控式屏幕控制器可透过SPI总线，仅传送一组坐标数据，因此总线流量可以减少86%。

人机接口可能会潜在地造成某种程度的不确定性。当触控笔弹跳或只是无意地划过触控式屏幕时，都可能发生这种现象。如果触控式屏幕系统立即响应，而没有加以验证，那么触控式屏幕控制器就会在假警告状态下为面板加电。透过在合法性判断之前撷取来自面板的多个中断，就能减少对假警告响应的概率。例如，触控式屏幕控制器可以实现预设的阈值来检查数据的有效性。这样可以避免错误的数据发送到主处理器，进一步减少数字接口总线的流量。

系统总功耗

在触控式屏幕控制器系统中，消耗功率的三个主要组件分别是模拟接口、触控式屏幕控制器(静态电流和ADC)以及数字接口。在表2所描述的系统中，模拟和数字电源等于1.8V，触控式屏幕控制器的静态电流是360μA。

在表2所示的系统中，只要主处理器执行数字滤波功能，数字接口的功耗就几乎等于模拟接口和触控式屏幕控制器的功耗之和。如果触控式屏幕控制器在为主处理器发送最终坐标点之前就预先对数据滤波，数字接口的功耗就能大幅降低。

表2：模拟接口功耗是触控式屏幕系统总功耗的主要部份，除非主处理器执行数据滤波功能。

触控式屏幕系统电路

图7为触控式屏幕系统的工作电路结构图。触控式屏幕控制器TSC2005的功能可以强化模拟和数字接口性能。

图7：采用TI公司TSC2005的触控式屏幕系统。

模拟接口性能增强包括多种延迟功能、比例测试功能以及ESD/EOS保护。可利用TSC2005内的某种延迟功能延迟采集的启动，旁路初始化触控面板时的‘弹跳’情况，或面板的RC上升时间。这些驱动电路采用比例式技术(美国专利号6,246,394)提高了ADC的动态范围。TSC2005提供的另一项模拟功能是高度的触控面板ESD和EOS保护。

TSC2005的数字接口增强功能包括滤波或平均模块。TSC2005内建的滤波算法可以减少数字接口流量，进一步减少主处理器的工作时间和所需内存。

本文小结

消费性产品设计师在选择面板时，有多种触控式屏幕技术可选择。市场上最流行的触控面板是四线制电阻面板。电阻触控式屏幕系统由电阻触控面板、触控式屏幕控制器和主处理器组成。透过使用触控式屏幕，你可以确定触控笔或手指的X、Y和Z坐标。

触控面板和触控式屏幕控制器之间的模拟接口对触控式屏幕系统功耗的影响最大。影响这种模拟接口的主要因素有系统电源(VDD)、面板电阻和面板开关时间比。如果没有设立时间问题，降低面板和模拟接口功耗的最佳方针是降低系统电源电压、使用更高阻抗的触控面板以及减少设备的开关时间比。如果电路中增加了降噪电容网络，更低的电阻触控面板将会消耗更低的整体功率。

影响触控式屏幕控制器和主处理器数字接口的主要功率因素是高数字流量引起的串行总线功耗。平均数位转换可以使触控式屏幕控制器减少主处理器的影响并降低数字接口功耗。如果触控式屏幕控制器对坐标数据滤波后再发送给主处理器，那么最主要的功耗就不在触控式屏幕控制器和主处理器之间的数字接口了。当面板启动时，触控式屏幕的模拟接口将消耗相当大的功率。

作者：Bonnie C. Baker

Wendy Fang

资深应用工程师

德州仪器