专利名称：一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器及控制方法
技术领域：
本发明涉及触摸屏控制器及控制方法技术领域，具体地说是一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器及控制方法。
背景技术：
目前，触摸屏作为电子产品中常用的一种人机交互输入设备，将凭借其便捷性和直观性在某些行业应用中逐渐取代传统的键盘、鼠标操作。光学式多点触摸屏作为一种最新的人机交互设备，能弥补电阻式触摸屏、电容式触摸屏、表面声波式触摸屏无法应用于大尺寸触摸显示领域的不足，但目前商用光学式触摸技术在潮湿环境下，因光学元器件表面凝露而无法正常使用。 大多数触摸屏控制器技术针对的是声波式、电阻式、电容式等非光学式触摸屏，比如伊罗接触系统公司申请的“自适应频率触摸屏控制器和利用自适应频率控制器控制触摸屏的方法”，申请号为CN00820025. 4，该专利提供的是一种适应特性触摸屏的工作频率要求的声学触摸屏控制器的方法和装置；又比如意法爱立信有限公司申请的申请号为CN200980153476.6的“触摸屏控制器”，高通股份有限公司申请的申请号为CN200980112115. 7的“低功率触摸屏控制器”，及比亚迪股份有限公司申请的申请CN200810210113. 9的“电阻式触摸屏屏体、触摸屏控制器及多触摸点识别方法”，该三项专利描述的触摸屏控制器均为适用于电阻式触摸屏的控制器。目前较新的光学式触摸屏控制器技术无法解决触摸屏在潮湿环境下正常工作的问题，比如NextWindow公司申请的“解决光学触摸屏的多点触摸情景的系统和方法“申请号为PCT/US2009/033624/200980108845. X，该专利描述的光学式触摸屏在潮湿的环境下，其成像结构的透镜表面会凝成一层小水滴，不能成像而导致触摸屏无法正常工作，因而不适用于潮湿易凝露的恶劣环境；再比如DUNG LAN-RON申请的申请号为US20090473183的“Optical Touch Control Method and Apparatus Thereof，，和 ACER INC 申请的申请号为JP2010007198 的 “Optical Touch Control System and Method Thereof”,这些专利描述的触摸控制方法不能解决光学式触摸屏在潮湿环境下凝露不能正常工作的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器及控制方法，能快速并准确响应光学式触摸屏的多点触摸操作，防止光学元器件在潮湿环境下因凝露而失效，从而实现触摸屏在潮湿易凝露的恶劣环境下工作。本发明提供一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸控制器，该控制器包括传感器接口控制单元10、点灯控制单元20、玻璃加热控制单元30、线阵图像数据处理单元40、内部寄存器50。传感器接口控制单元10通过接口电路传输光学式多点触摸屏屏框内线阵图像传感器、相对湿度传感器及其外围电路工作所需的控制信号，接收差分串行线阵图像数据和串行相对湿度数据，并对差分串行线阵图像数据进行差分数据转单端数据的变换处理。点灯控制单元20对光学式多点触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制。玻璃加热控制单元30对相对湿度数据进行串行数据转并行数据处理，比较当前相对湿度数据和内部寄存器50设定的湿度门槛值，判断是否需要对可加热玻璃进行电加热，同时玻璃加热控制单元30生成相对湿度传感器及其串行ADC工作所需的串行采样时钟信号和片选信号，并通过传感器接口控制单元10的接口电路传输给光学式多点触摸屏屏框内的相对湿度传感器外围电路。线阵图像数据处理单元40在光学标定工作模式时，根据光学标定工作模式的参数设置对线阵图像数据进行处理，将得到的标定数据传送给主机，并下载主机生成的标定表；线阵图像数据处理单元40在正常工作模式时，根据正常工作模式的参数设置对线阵图像数据进行处理，将处理结果根据标定表进行相关解算，从而得到光学式多点触摸屏的屏幕几何坐标，并以数据包的形式发回给主机，从而完成光学式多点触摸屏的触摸控制。内部寄存器50设置湿度门槛值、光学标定及正常工作两种工作模式下的曝光时间值。
阵图像传感器及其运算放大器、串行ADC和SPI总线控制器焊接在光学式多点触摸屏屏框内的驱动板上，相对湿度传感器贴装在梯形成像盒外侧接近可电加热玻璃片处，且通过电缆与驱动板连接，相对湿度传感器的运算放大器和串行ADC焊接在驱动板上。与本发明的触摸屏控制器通过接口连接器11与驱动板连接。接口连接器11向驱动板发送驱动板工作所需的各种信号，包括线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH ;线阵图像传感器的串行ADC工作所需的片选信号CS_ ;相对湿度传感器的串行ADC工作所需的串行采样时钟信号SCLK_H和片选信号CS_H ;屏框内SPI总线控制器工作所需的差分串行采样时钟信号SCLK+、SCLK-0接口连接器11接收驱动板输出的差分串行线阵图像数据SDA+、SDA-和相对湿度数据SDA_H。SPI总线控制器12包括接收器Receiver和驱动器Driver。接收器Receiver接收差分串行线阵图像数据SDA+、SDA-,并将其转换成串行线阵图像数据SDA，驱动器Driver接收串行采样时钟信号SCLK，并将其转换成差分串行采样时钟信号SCLK+、SCLK-0所述的点灯控制单元20包括点灯信号发生器21、LED背光驱动器22和标定开关23。点灯信号发生器21根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH生成点灯控制信号CtrSig。如图6所示，只有在线阵图像传感器的曝光时间内，点灯控制信号CtrSig才有效，这样仅在线阵图像传感器的曝光时间内点亮红外LED灯条上的相关灯链，可降低背景光源的功耗。LED背光驱动器22有三种工作模式，包括主从工作模式、I2C总线工作模式和手动工作模式。本发明的控制器中，LED背光驱动器22的工作频率为触摸屏线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ的2倍，为一固定频率，故采用电路最简单的手动工作模式。LED背光驱动器22满负荷工作时可以驱动IO 19共10个通道的160个LED灯，其设计负载能力根据光学式多点触摸屏的尺寸大小来决定。LED背光驱动器22根据点灯控制信号CtrSig输出屏框灯条的点灯信号VOUT和IO 19。光学式多点触摸屏在光学标定工作模式时，标定开关23仅对该模式下光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制。另外，在正常工作模式时，光学式多点触摸屏的尺寸不同，所需的作为背景光源的红外LED灯条数量和灯链上红外LED数量也不同，在本发明的控制器中，LED背光驱动器22为满负荷工作状态时的电路设计，通过对标定开关23进行通断控制，本发明的控制器则可以实现适用于不同尺寸的光学式多点触摸屏。点灯控制单元20和光学式多点触摸屏屏框内的灯条通过电缆的方式进行连接。所述的玻璃加热控制单元30包括湿度数据数字时钟管理器31、湿度数据串转并处理器32、湿度比较器33和可调节恒流源驱动器34。本发明的控制器每隔一段时间采集一次相对湿度数据，并据此得到梯形成像盒外侧接近可电加热玻璃片处的当前相对湿度数据，故本发明中湿度数据数字时钟管理器31利用控制器的全局时钟信号GCLK和线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ生成相对湿度传感器的串行ADC工作所需的串行采样时钟信号SCLK_H和片选信号CS_H。湿度数据串转并处理器32接收串行相对湿度数据SDA_H，并进行串行数据转并行数据的处理，并行相对湿度数据PDA_H和内部寄存器50设置的湿度门槛值在湿度比较器33中进行比较。如图7，图7是光学式多点触摸屏屏框内梯形成像盒的结构示意图，可电加热玻璃片贴装于梯形盒状结构顶边的外侧，红外滤光片安装于可电加热玻璃片和凸柱面透镜之间，相对湿度传感器就贴装在成像用梯形盒状结构上板外侧接近可电加热玻璃片处，梯形成像盒密封良好。所以，当相对湿度数据值高于湿度门槛值时，只 有可电加热玻璃的外表面有凝露的危险，则湿度比较器33发送电加热控制信号PWM，对可电加热玻璃片进行电加热，直至相对湿度数据值低于湿度门槛值。可调节LED恒流源驱动器34接收到电加热控制信号PWM，输出电加热信号Q和REF，电加热信号Q和REF信号通过电缆的方式和可电加热玻璃片两端的金属条连接，从而完成电加热控制，实现本发明的控制器和控制方法的抗凝露功能。所述的线阵图像数据处理单元40包括线阵图像数据数字时钟管理器41、线阵图像数据串转并处理器42、线阵图像数据计数器43、线阵图像数据解析处理器44和标定表存储器45。线阵图像数据数字时钟管理器41利用本发明的控制器的全局时钟信号GCLK生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ和线阵图像传感器的串行ADC工作所需的串行采样时钟信号SCLK。线阵图像数据串转并处理器42接收串行线阵图像数据SDA，并进行串行数据转并行数据的处理。线阵图像数据计数器43根据主机设定的曝光时间值和控制时钟信号ΦΜ，生成线阵图像传感器工作所需的积分清零信号ICG、电子快门信号SH，同时生成线阵图像传感器的串行ADC工作所需的片选信号CS_。线阵图像数据计数器43以帧为单位对并行线阵图像数据PDA进行计数，每记满一帧，则将该帧线阵图像数据PDAs发送给线阵图像数据解析处理器44。本发明的控制器所控制的光学式多点触摸屏，在光学标定工作模式时的曝光时间值是正常工作模式时的70%。对于不同的曝光时间值，线阵图像数据计数器43的时序控制方法相同。在光学标定工作模式下，线阵图像数据解析处理器44对线阵图像数据进行解析处理并通过本发明的控制器的网口发送给主机，主机运行相关标定程序对线阵图像数据进行处理以生成该光学式多点触摸屏正常工作模式时需要的标定表，并将标定表下载到标定表存储器45。在正常工作模式下，线阵图像数据解析处理器44对每一帧线阵图像数据解析处理，将处理结果根据标定表存储器45中的标定表进行相关解算，将线阵图像数据换算成暗斑所在位置，并转换成屏幕几何坐标。通过本发明的控制器的USB 口将屏幕几何坐标数据包发送给主机，由主机据此解析出相应的像素坐标，从而完成触摸操作。
本发明提供一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制方法，该控制方法包括两个步骤
步骤一为光学标定工作，光学标定工作仅在光学式多点触摸屏出厂前使用一次以确定其相关光学参数，光学标定工作模式下的光学式多点触摸屏控制方法包括如下步骤，
(1)通过控制器的内部寄存器50将曝光时间值设定为标定模式下的曝光时间值，生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH和线阵图像数据串行模数转换器工作所需的片选信号CS_、串行采样时钟信号SCLK ；
(2)控制器根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、电子快门信号SH与积分清零信号ICG生成点灯控制信号，并对光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制；
(3)控制器通过接口电路接收线阵图像传感器经转换后的串行差分线阵图像数据SDA土，对串行差分线阵图像数据SDA土进行差分数据转单端数据处理和串行数据转并行 数据处理；
(4)控制器通过并行线阵图像数据进行处理生成标定数据包，并传输给主机，主机运行相关的标定程序对线阵图像数据进行处理以生成正常工作模式时需要的标定表，然后将标定表下载到控制器内，从而完成光学式多点触摸屏的光学标定工作；
步骤二为光学式多点触摸屏正常工作，正常工作模式下的具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制方法，包括如下步骤
(1)通过控制器的内部寄存器50将曝光时间值设定为正常工作模式下的曝光时间值，生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH和线阵图像数据串行模数转换器工作所需的片选信号CS_、串行采样时钟信号SCLK，并根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ生成相对湿度传感器串行模数转换器工作所需的片选信号CS_H和串行采样时钟信号SCLK_H ；
(2)控制器根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、电子快门信号SH与积分清零信号ICG生成点灯控制信号，并对光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制，仅在电子快门信号决定的线阵图像传感器的曝光时间内点亮红外LED灯条上的相关灯链；
(3)控制器通过接口电路接收线阵图像传感器经转换后的串行差分线阵图像数据SDA土和相对湿度传感器的串行相对湿度数据SDA_H，对串行差分线阵图像数据SDA土进行差分数据转单端数据处理和串行数据转并行数据处理，对串行单端相对湿度数据SDA_H进行串行数据转并行数据处理；
(4)通过控制器的内部寄存器设置湿度门槛值，并和当前相对湿度数据进行比较，当相对湿度数据大于湿度门槛值，则输出有效电加热信号PWM对可加热玻璃进行电加热，直至相对湿度数据低于湿度门槛值；
(5)控制器对并行线阵图像数据进行图像处理，将处理结果根据标定表进行相关解算，从而得到光学式多点触摸屏的屏幕几何坐标，并以数据包的形式发回给主机，从而完成光学式多点触摸屏的触摸控制。本发明具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器及控制方法的优点是快速并准确响应光学式触摸屏的多点触摸操作的同时，实现触摸屏在潮湿易凝露的恶劣环境下工作。
图I是本发明的控制器总体结构框 图2是本发明的传感器接口控制单元结构框 图3是本发明的点灯控制单元结构框 图4是本发明的玻璃加热控制单元结构框 图5是本发明的线阵图像数据处理单元结构框 图6是本发明的点灯控制信号时序图； 图7是光学式多点触摸屏屏框内成像梯形成像盒的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。图I是本发明的控制器总体结构框图。如图1，本发明的一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器包括传感器接口控制单元10、点灯控制单元20、玻璃加热控制单元30、线阵图像数据处理单元40和内部寄存器50。传感器接口控制单元10通过接口电路传输光学式多点触摸屏屏框内线阵图像传感器、相对湿度传感器及其外围电路工作所需的控制信号，接收差分串行线阵图像数据和串行相对湿度数据，并对差分串行线阵图像数据进行差分数据转单端数据的变换处理。点灯控制单元20对光学式多点触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制。玻璃加热控制单元30对相对湿度数据进行串行数据转并行数据处理，比较当前相对湿度数据和内部寄存器50设定的湿度门槛值，判断是否需要对可加热玻璃进行电加热，同时玻璃加热控制单元30生成相对湿度传感器及其串行ADC工作所需的串行采样时钟信号和片选信号，并通过传感器接口控制单元10的接口电路传输给光学式多点触摸屏屏框内的相对湿度传感器外围电路。线阵图像数据处理单元40在光学标定工作模式时，根据光学标定工作模式的参数设置对线阵图像数据进行处理，将得到的标定数据传送给主机，并下载主机生成的标定表；线阵图像数据处理单元40在正常工作模式时，根据正常工作模式的参数设置对线阵图像数据进行处理，将处理结果根据标定表进行相关解算，从而得到光学式多点触摸屏的屏幕几何坐标，并以数据包的形式发回给主机，从而完成光学式多点触摸屏的触摸控制。内部寄存器50设置湿度门槛值、光学标定及正常工作两种工作模式下的曝光时间值。图I也说明了本发明提供的光学标定工作模式下的一种光学式多点触摸屏控制方法，该工作模式仅在光学式多点触摸屏出厂前使用一次以确定其相关光学参数，包括如下步骤
(1)通过控制器的内部寄存器50将曝光时间值设定为标定模式下的曝光时间值，生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH和线阵图像数据串行模数转换器工作所需的片选信号CS_、串行采样时钟信号SCLK ；
(2)控制器根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、电子快门信号SH与积分清零信号ICG生成点灯控制信号，并对光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制；
(3)控制器通过接口电路接收线阵图像传感器经转换后的串行差分线阵图像数据SDA土，对串行差分线阵图像数据SDA土进行差分数据转单端数据处理和串行数据转并行数据处理；
(4)控制器通过并行线阵图像数据进行处理生成标定数据包，并传输给主机，主机运行相关的标定程序对线阵图像数据进行处理以生成正常工作模式时需要的标定表，然后将标定表下载到控制器内，从而完成光学式多点触摸屏的光学标定工作。同时图I也说明了本发明提供的正常工作模式下的一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制方法，包括如下步骤
(1)通过控制器的内部寄存器50将曝光时间值设定为正常工作模式下的曝光时间值，生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH和线阵图像数据串行模数转换器工作所需的片选信号CS_、串行采样时钟信号SCLK，并根据 线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ生成相对湿度传感器串行模数转换器工作所需的片选信号CS_H和串行采样时钟信号SCLK_H ；
(2)控制器根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、电子快门信号SH与积分清零信号ICG生成点灯控制信号，并对光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制，仅在电子快门信号决定的线阵图像传感器的曝光时间内点亮红外LED灯条上的相关灯链；
(3)控制器通过接口电路接收线阵图像传感器经转换后的串行差分线阵图像数据SDA土和相对湿度传感器的串行相对湿度数据SDA_H，对串行差分线阵图像数据SDA土进行差分数据转单端数据处理和串行数据转并行数据处理，对串行单端相对湿度数据SDA_H进行串行数据转并行数据处理；
(4)通过控制器的内部寄存器设置湿度门槛值，并和当前相对湿度数据进行比较，当相对湿度数据大于湿度门槛值，则输出有效电加热信号PWM对可加热玻璃进行电加热，直至相对湿度数据低于湿度门槛值；
(5)控制器对并行线阵图像数据进行图像处理，将处理结果根据标定表进行相关解算，从而得到光学式多点触摸屏的屏幕几何坐标，并以数据包的形式发回给主机，从而完成光学式多点触摸屏的触摸控制。图2是本发明的传感器接口控制单元结构框图。如图2，传感器接口控制单元10由接口连接器11和SPI总线控制器12组成。线阵图像传感器及其运算放大器、串行ADC和SPI总线控制器焊接在光学式多点触摸屏屏框内的驱动板上，相对湿度传感器贴装在梯形成像盒外侧接近可电加热玻璃片处，且通过电缆与驱动板连接，相对湿度传感器的运算放大器和串行ADC焊接在驱动板上。与本发明的触摸屏控制器通过接口连接器11与驱动板连接。接口连接器11向驱动板发送驱动板工作所需的各种信号，包括线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH ;线阵图像传感器的串行ADC工作所需的片选信号CS_ ;相对湿度传感器的串行ADC工作所需的串行采样时钟信号SCLK_H和片选信号CS_H ;屏框内SPI总线控制器工作所需的差分串行采样时钟信号SCLK+、SCLK-。接口连接器11接收驱动板输出的差分串行线阵图像数据SDA+、SDA-和相对湿度数据SDA_Ho SPI总线控制器12包括接收器Receiver和驱动器Driver。接收器Receiver接收差分串行线阵图像数据SDA+、SDA-，并将其转换成串行线阵图像数据SDA，驱动器Driver接收串行采样时钟信号SCLK，并将其转换成差分串行采样时钟信号SCLK+、SCLK-0图3是本发明的点灯控制单元结构框图。如图3，点灯控制单元20由点灯信号发生器21、LED背光驱动器22和标定开关23组成。点灯信号发生器21根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH生成点灯控制信号CtrSig。如图6所示，只有在线阵图像传感器的曝光时间内，点灯控制信号CtrSig才有效，这样仅在线阵图像传感器的曝光时间内点亮红外LED灯条上的相关灯链，可降低背景光源的功耗。LED背光驱动器22有三种工作模式，包括主从工作模式、I2C总线工作模式和手动工作模式。本发明的控制器中，LED背光驱动器22的工作频率为触摸屏线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ的2倍，为一固定频率，故采用电路最简单的手动工作模式。LED背光驱动器22满负荷工作时可以驱动IO 19共10个通道的160个LED灯，其设计负载能力根据光学式多点触摸屏的尺寸大小来决定。LED背光驱动器22根据点灯控制信号CtrSig输出屏框灯条的点灯信号VOUT和IO 19。光学式多点触摸屏在光学标定工作模式时，标定开关23仅对该模式下光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制。另 夕卜，在正常工作模式时，光学式多点触摸屏的尺寸不同，所需的作为背景光源的红外LED灯条数量和灯链上红外LED数量也不同，在本发明的控制器中，LED背光驱动器22为满负荷工作状态时的电路设计，通过对标定开关23进行通断控制，本发明的控制器则可以实现适用于不同尺寸的光学式多点触摸屏。点灯控制单元20和光学式多点触摸屏屏框内的灯条通过电缆的方式进行连接。图4是本发明的玻璃加热控制单元结构框图。如图4，玻璃加热控制单元30由湿度数据数字时钟管理器31、湿度数据串转并处理器32、湿度比较器33和可调节恒流源驱动器34组成。本发明的控制器每隔一段时间采集一次相对湿度数据，并据此得到梯形成像盒外侧接近可电加热玻璃片处的当前相对湿度数据，故本发明中湿度数据数字时钟管理器31利用控制器的全局时钟信号GCLK和线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ生成相对湿度传感器的串行ADC工作所需的串行采样时钟信号SCLK_H和片选信号CS_H。湿度数据串转并处理器32接收串行相对湿度数据SDA_H，并进行串行数据转并行数据的处理，并行相对湿度数据PDA_H和内部寄存器50设置的湿度门槛值在湿度比较器33中进行比较。如图7，图7是光学式多点触摸屏屏框内梯形成像盒的结构示意图，可电加热玻璃片贴装于梯形盒状结构顶边的外侧，红外滤光片安装于可电加热玻璃片和凸柱面透镜之间，相对湿度传感器就贴装在成像用梯形盒状结构上板外侧接近可电加热玻璃片处，梯形成像盒密封良好。所以，当相对湿度数据值高于湿度门槛值时，只有可电加热玻璃的外表面有凝露的危险，则湿度比较器33发送电加热控制信号PWM，对可电加热玻璃片进行电加热，直至相对湿度数据值低于湿度门槛值。可调节LED恒流源驱动器34接收到电加热控制信号PWM，输出电加热信号Q和REF，电加热信号Q和REF信号通过电缆的方式和可电加热玻璃片两端的金属条连接，从而完成电加热控制，实现本发明的控制器和控制方法的抗凝露功能。图5是本发明的线阵图像数据处理单元结构框图。如图5，线阵图像数据处理单元40由线阵图像数据数字时钟管理器41、线阵图像数据串转并处理器42、线阵图像数据计数器43、线阵图像数据解析处理器44和标定表存储器45组成。线阵图像数据数字时钟管理器41利用本发明的控制器的全局时钟信号GCLK生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ和线阵图像传感器的串行ADC工作所需的串行采样时钟信号SCLK。线阵图像数据串转并处理器42接收串行线阵图像数据SDA，并进行串行数据转并行数据的处理。线阵图像数据计数器43根据主机设定的曝光时间值和控制时钟信号ΦΜ，生成线阵图像传感器工作所需的积分清零信号ICG、电子快门信号SH，同时生成线阵图像传感器的串行ADC工作所需的片选信号CS_。线阵图像数据计数器43以帧为单位对并行线阵图像数据PDA进行计数，每记满一帧，则将该帧线阵图像数据PDAs发送给线阵图像数据解析处理器44。本发明的控制器所控制的光学式多点触摸屏，在光学标定工作模式时的曝光时间值是正常工作模式时的70%。对于不同的曝光时间值，线阵图像数据计数器43的时序控制方法相同。在光学标定工作模式下，线阵图像数据解析处理器44对线阵图像数据进行解析处理并通过本发明的控制器的网口发送给主机，主机运行相关标定程序对线阵图像数据进行处理以生成该光学式多点触摸屏正常工作模式时需要的标定表，并将标定表下载到标定表存储器45。在正常工作模式下，线阵图像数据解析处理器44对每一帧线阵图像数据解析处理，将处理结果根据标定表存储器45中的标定表进行相关解算，将线阵图像数据换算成暗斑所在位置，并转换成屏幕几何坐标。通过本发明的控制器的USB 口将屏幕几何坐标数据包发送给主机， 由主机据此解析出相应的像素坐标，从而完成触摸操作。
权利要求
1.一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器，其特征在于该控制器包括传感器接口控制单元(10)、点灯控制单元(20)、玻璃加热控制单元(30)、线阵图像数据处理单元(40)、内部寄存器(50)； (1)所述的传感器接口控制单元(10)通过接口电路传输光学式多点触摸屏屏框内线阵图像传感器、相对湿度传感器及其外围电路工作所需的控制信号，接收差分串行线阵图像数据和串行相对湿度数据，并对差分串行线阵图像数据进行差分串行数据转串行数据的变换处理； (2)所述的点灯控制单元(20)对光学式多点触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制，可降低背景光源的功耗； (3)所述的玻璃加热控制单元(30)对相对湿度数据进行串行数据转并行数据处理，对可电加热玻璃进行是否需要电加热判断和电加热控制； (4)所述的线阵图像数据处理单元(40)在标定模式下向主机发送线阵图像数据数据包，并存储主机返回的标定表；在正常工作模式下根据标定表，对线阵图像数据进行解析处理，生成多点触摸屏的屏幕几何坐标，以数据包的形式发回给主机； (5)所述的内部寄存器(50)设置湿度门槛值、光学标定及正常工作两种工作模式下的曝光时间值。
2.一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一为光学标定工作，光学标定工作仅在光学式多点触摸屏出厂前使用一次以确定其相关光学参数，光学标定工作模式下的光学式多点触摸屏控制方法，包括如下步骤 (1)通过控制器的内部寄存器(50)将曝光时间值设定为标定模式下的曝光时间值，生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH和线阵图像数据串行模数转换器工作所需的片选信号CS_、串行采样时钟信号SCLK ； (2)控制器根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、电子快门信号SH与积分清零信号ICG生成点灯控制信号，并对光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制； (3)控制器通过接口电路接收线阵图像传感器经转换后的串行差分线阵图像数据SDA土，对串行差分线阵图像数据SDA土进行差分数据转单端数据处理和串行数据转并行数据处理； (4)控制器通过并行线阵图像数据进行处理生成标定数据包，并传输给主机，主机运行相关的标定程序对线阵图像数据进行处理以生成正常工作模式时需要的标定表，然后将标定表下载到控制器内，从而完成光学式多点触摸屏的光学标定工作； 步骤二为光学式多点触摸屏正常工作，正常工作模式下的具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制方法，包括如下步骤 (1)通过控制器的内部寄存器(50)将曝光时间值设定为正常工作模式下的曝光时间值，生成线阵图像传感器工作所需的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH和线阵图像数据串行模数转换器工作所需的片选信号CS_、串行采样时钟信号SCLK，并根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ生成相对湿度传感器串行模数转换器工作所需的片选信号CS_H和串行采样时钟信号SCLK_H ； (2)控制器根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、电子快门信号SH与积分清零信号ICG生成点灯控制信号，并对光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制，仅在电子快门信号决定的线阵图像传感器的曝光时间内点亮红外LED灯条上的相关灯链； (3)控制器通过接口电路接收线阵图像传感器经转换后的串行差分线阵图像数据SDA土和相对湿度传感器的串行相对湿度数据SDA_H，对串行差分线阵图像数据SDA土进行差分数据转单端数据处理和串行数据转并行数据处理，对串行单端相对湿度数据SDA_H进行串行数据转并行数据处理； (4)通过控制器的内部寄存器设置湿度门槛值，并和当前相对湿度数据进行比较，当相对湿度数据大于湿度门槛值，则输出有效电加热信号P丽对可加热玻璃进行电加热，直至相对湿度数据低于湿度门槛值； (5)控制器对并行线阵图像数据进行图像处理，将处理结果根据标定表进行相关解算，从而得到光学式多点触摸屏的屏幕几何坐标，并以数据包的形式发回给主机，从而完成光学式多点触摸屏的触摸控制。
3.根据权利要求I所述的一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器，其特征在于所述点灯控制单元(20)由点灯信号发生器(21)、LED背光驱动器(22)和标定开关(23)组成， (O点灯信号发生器(21)根据线阵图像传感器的控制时钟信号ΦΜ、积分清零信号ICG、电子快门信号SH生成点灯控制信号CtrSig ； (2)LED背光驱动器(22)根据点灯控制信号CtrSig输出屏框灯条的点灯信号VOUT和IO 19 ; (3)标定开关(23)仅对当前工作模式下光学触摸屏屏框上安装的作为背景光源的红外LED灯条的相关灯链进行开关控制。
全文摘要
本发明公开了一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器及控制方法，旨在提供一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制器和一种具有抗凝露功能的光学式多点触摸屏控制方法。本发明提供的控制器包括传感器接口控制单元、点灯控制单元、玻璃加热控制单元、线阵图像数据处理单元和内部寄存器。通过本发明的控制方法，光学式多点触摸屏控制器在光学标定工作模式下完成触摸屏的光学标定工作并生成标定表，同时在正常工作模式下，结合标定表实现光学式多点触摸屏在潮湿易凝露的恶劣环境下快速并准确响应光学式触摸屏的多点触摸操作。
文档编号G06F3/042GK102830855SQ20121026562
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者徐小梅, 张少锋, 邵宏峰, 黄涌 申请人:中国船舶重工集团公司第七0九研究所