王 丹，王 斌，張庭波，杜占軍

1.海軍駐沈陽地區(qū)電子系統(tǒng)軍事代表室 ， 遼寧沈陽 110000

2.海軍駐沈陽地區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)軍事代表室， 遼寧沈陽 110000

3.中船重工集團(tuán)六一三廠 ， 遼寧沈陽 110000

1 概述

觸摸屏技術(shù)被認(rèn)為是未來人機(jī)交互技術(shù)的主流方向之一，相關(guān)產(chǎn)業(yè)及其產(chǎn)品的應(yīng)用也正在成為一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越多的機(jī)器與現(xiàn)場(chǎng)操作都趨向于使用人機(jī)界面。觸摸屏的應(yīng)運(yùn)而生無疑是21 世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域里的一個(gè)巨大的革新。觸摸屏以其堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)得到大眾的認(rèn)可。觸摸屏是用戶和計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)的最簡(jiǎn)單、最直接的方式。

2 觸摸屏的工作原理

觸摸屏的基本原理是，用手指或其他物體接觸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置（以坐標(biāo)形式）由觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過接口（如RS-232 串行口）送到CPU，從而確定輸入的信息。觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器和觸摸檢測(cè)裝置兩個(gè)部分。其中，觸摸屏控制器主要是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。觸摸檢測(cè)裝置一般主要安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測(cè)用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制器。

3 遠(yuǎn)紅外觸摸技術(shù)在水聲顯示系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 設(shè)備的安裝連接

鑒于紅外觸摸屏的優(yōu)良性，因此在顯示設(shè)備的終端我們采用了一塊第五代遠(yuǎn)紅外觸摸屏。它的觸摸分辨率為4096*4096， 觸摸屏控制器的接口為RS-232 串行口，觸摸屏的屏幕輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)LVDS 信號(hào)。觸摸屏與計(jì)算機(jī)連接如下圖。將觸摸屏的屏線與計(jì)算機(jī)的LVDS 視頻輸出口相連接，觸摸屏的控制器的端口接到5V、12V 直流電源。通電后，觸摸屏的信息輸出端RS232 串行口接到計(jì)算機(jī)的串口輸出端。

3.2 遠(yuǎn)紅外觸摸屏的參數(shù)設(shè)置

設(shè)置觸摸屏輸出信息的通訊協(xié)議如下：

通訊方式為RS232 通訊。

數(shù)據(jù)格式為串口通訊格式，波特率9600，8 位數(shù)據(jù)位，1位起始位。1 位停止位，無奇偶檢驗(yàn)。

命令和格式響應(yīng)。

起始8 字節(jié)命令或響應(yīng)包校驗(yàn)和命令數(shù)據(jù)起始字字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)8 CRC

0X55 crc

命令和響應(yīng)包格式

接口命令格式為：

〈起始字節(jié)〉+〈8 字節(jié)命令或響應(yīng)〉+〈檢驗(yàn)和字節(jié)〉

其中，CRC=〈AAH〉+〈起始字節(jié)〉+〈8 字節(jié)數(shù)據(jù)〉標(biāo)準(zhǔn)起始字節(jié)為‘U’(55H)。

命令響應(yīng)包的第一字節(jié)為命令字節(jié)，余下七字節(jié)為數(shù)據(jù)字節(jié)。大寫的命令字節(jié)表示設(shè)置命令。數(shù)據(jù)字節(jié)用來改變控制器內(nèi)部設(shè)置。小寫命令字節(jié)表示查詢命令。控制器忽略數(shù)據(jù)字節(jié)?？刂破饕皂憫?yīng)包回答。響應(yīng)包與設(shè)置命令完全相同（包括命令字節(jié)）。這樣，主機(jī)可以先查詢當(dāng)前設(shè)置，改變某參數(shù)，把相同的包作為命令包送給控制器。命令與確認(rèn)每一送給觸摸屏控制器的命令由一確認(rèn)響應(yīng)包確認(rèn)。這一響應(yīng)包包括錯(cuò)誤或以及迄今為止出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

我們使用觸摸屏最主要關(guān)心的是觸摸屏的反饋數(shù)據(jù)，觸摸屏的反饋數(shù)據(jù)格式如下：

前置字字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)8 CRC 0X55 0x54 status Xhigh Xlow Yhigh Ylow 0xff 00 crc

本信息由觸屏發(fā)向主機(jī)，主機(jī)無需響應(yīng)。

其中：Status 各位的意義：位0 為1 表示開始觸摸；位1為1 表示連續(xù)觸摸；位2 為1 表示觸摸結(jié)束；位4 為1 表示有警告信息。位7 可為0 或1。字節(jié)3 為X 坐標(biāo)的低字節(jié)。字節(jié)4 為X 坐標(biāo)高字節(jié)。字節(jié)5 為Y 坐標(biāo)的低字節(jié)。字節(jié)6 為Y 坐標(biāo)高字節(jié)，X 值為0～4095，Y 值為0～4095。將觸摸屏與計(jì)算機(jī)連接好后我們就可以通過計(jì)算機(jī)上的串口精靈監(jiān)測(cè)觸摸屏的數(shù)據(jù)輸出了。按通訊協(xié)議設(shè)置好串口精靈，下圖是檢測(cè)觸摸屏后所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)觸摸屏控制器發(fā)出的每組數(shù)據(jù)status 位都是以觸摸開始命令0x81 開始, 以觸摸結(jié)束命令0x84結(jié)尾，中間為連續(xù)觸摸命令0x82。

3.3 遠(yuǎn)紅外觸摸屏的編程調(diào)試

用串口精靈監(jiān)測(cè)觸摸屏反饋命令，測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間觸摸屏幕時(shí)，屏幕反饋數(shù)據(jù)存在著延時(shí)，我們分別記錄從觸屏開始到觸屏幕結(jié)束的時(shí)間和串口精靈從收到觸屏數(shù)據(jù)到收數(shù)結(jié)束的時(shí)間，然后比較這兩個(gè)時(shí)間值算出相對(duì)延時(shí)：

觸屏所用時(shí)間收數(shù)所用時(shí)間相對(duì)延時(shí)2s 3.764s 1764ms 1.525s 3.7s 2175ms 1.360s 3.2s 1840ms

1s 3s 2000ms 0.860s 1.1s 240ms 2.174s 8.3s 6126ms 1.585s 5.5s 3915ms 1.3s 3.6s 2300ms

通過上述測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)該延時(shí)是非線性變化的，如果觸摸屏真的存在著上述非線性的延時(shí)，那么用戶是無法對(duì)每次的觸屏動(dòng)作進(jìn)行準(zhǔn)確的編輯和判斷的。

為了驗(yàn)證以上結(jié)論的準(zhǔn)確性，我們使用示波器直接檢測(cè)觸摸屏的輸出數(shù)據(jù)。用示波器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)果。監(jiān)測(cè)結(jié)果與使用串口精靈的監(jiān)測(cè)結(jié)果大相徑庭，經(jīng)示波器測(cè)試發(fā)現(xiàn)輸出基本上沒有延時(shí)，輸出延時(shí)都是在毫秒級(jí)內(nèi)的。分析上述兩個(gè)結(jié)果，得出結(jié)論：串口精靈采用收數(shù)緩沖造成了觸摸屏存在非線性延時(shí)的假象，紅外觸摸屏可以在每次觸摸動(dòng)作結(jié)束時(shí)立即反饋結(jié)束命令，我們是可以通過查詢觸摸命令來判斷觸摸動(dòng)作的開始和結(jié)束的，也可以通過計(jì)算連續(xù)觸摸的時(shí)間來編輯每次的觸摸動(dòng)作，區(qū)分觸摸動(dòng)作的時(shí)間長(zhǎng)短，針對(duì)時(shí)間的長(zhǎng)短可以讓系統(tǒng)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。

通過編程我們可以實(shí)現(xiàn)屏幕上的任何一塊區(qū)域都是輸入命令的輸入點(diǎn)，通過手指的觸摸來直接改變某個(gè)的參數(shù)或某項(xiàng)功能狀態(tài)。而在觸摸動(dòng)作結(jié)束的同時(shí)，我們的屏幕就能立即顯示剛才操作結(jié)束后的結(jié)果，因此觸摸屏既可以作為輸入設(shè)備，也可以作為輸出設(shè)備。

4 結(jié)論

觸摸屏有著良好的抗干擾性與應(yīng)用的穩(wěn)定控制性，在工業(yè)生產(chǎn)線乃至日常生活的不同應(yīng)用環(huán)境下都有著廣闊的應(yīng)用前景，是目前電腦微型化的替代品。作為一個(gè)輸入輸出設(shè)備，它能為我們帶來的良好人機(jī)界面操作，觸摸屏與水聲設(shè)備的結(jié)合必將使其占有更小的使用空間，具有更高的靈活性和更豐富的拓展功能。