專利名稱：一種電阻式觸控面板控制器架構與判別并運算多點坐標的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電阻式觸控面板控制器的架構與運算判斷多點觸控的方法，尤其是指一種通過歷史坐標的位置計算出新坐標的方式產生多點坐標，再輸出在顯示器上，以形成一種可執行多點觸控的功能。
背景技術：
觸控面板起源在1970年代美國軍方為軍事用途而發展，1980年代技術移轉至民間使用，進而發展為各式用途。傳統電子計算裝置(例如:計算機)的輸入方式乃以鍵盤或鼠標等外圍設備來作為輸入接口，然而這些外圍輸入裝置的體積過大不易攜帶，容易造成電子產品薄型化的一大阻礙。因為薄型化電子裝置的需求，觸控面板在可攜式電子產品也逐漸受到消費者的青睞而嶄露頭角。另外，觸控面板除了應用在個人可攜式信息產品的外，應用領域也逐項擴向信息家電、公共信息、通訊設備、辦公室自動化設備、信息收集設備、與工業設備等領域，因此觸控面板的研究發展，近年來也逐漸成為電子產業發展的重心。
電阻式觸控面板因其具價格上的優勢，是目前使用量最多的一個技術，電阻式的原理是利用上、下兩片接觸時所產生電壓降的方式來尋找坐標軸，如下圖，X軸和Y軸各由一對0～5V的電壓來驅動，當電阻式觸控面板被觸碰(Touch)到的時候，由于回路被導通，而會產生電壓降，而控制器則會算出電壓降所占的比例然后還進一步算出坐標軸。
從電阻式觸控面板的結構面來講，其是具有上、下兩層面板，通常面板上層是以氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)電鍍在飽和多元酯(PET)來當材料，下層則是同樣以氧化銦錫電鍍在飽和多元酯或是玻璃來當材料，平常沒使用的時候上、下兩層需以絕緣體(Spacer Dot)來撐開，否則將會產生光標固定每一點(Constant Touch)的問題。
所述的現有電阻式觸控面板是由一對0～5V的電壓來驅動，當電阻式觸控面板被觸控到的時候，由于回路被導通，而會產生電壓降，且送出(X、Y軸)坐標，而此控制方式僅能做一單點觸控，無法達到多點觸控，本發明即為提出一種在電阻式觸控面板上實施多點觸控的方法與架構，可有效解決現有技術問題。
發明內容
本發明的主要目的為提供一種電阻式觸控面板控制器的架構與運算并判斷多點坐標方法，通過歷史坐標的位置，而進一步計算出新坐標的方式產生多點坐標，再輸出在一顯示器，而具有下列優點: 1.原理與架構簡單 2.應用多點觸控方式完成相應功能的操作。
3.能大幅降低硬件成本。
4.無須還改或特別設計觸控面板 為了達到上述的目的，本發明提供一多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其是包括有: 提供一電阻式觸控面板，根據一第一接觸體與至少一第二接觸體分別與所述的電阻式觸控面板接觸的一接觸時間差決定所述的第一接觸體與所述的第二接觸體的接觸順序，并通過所述的電阻式觸控面板所感測的電壓值依序決定一第一接觸坐標以及至少一中點坐標，且所述的第一接觸體是與所述的電阻式觸控面板持續保持接觸；根據所述的第一接觸坐標與所述的中點坐標，依序決定至少一第二接觸坐標，其中，所述的中點坐標、所述的第二接觸體與所述的第二接觸坐標的數量相同。
為達上述的目的，一種多點觸控面板控制器架構，其是應用在電阻式觸控面板控制器，其是包括有: 至少一組先進先出緩沖器，儲存一面板所輸出的X、Y軸坐標數值； 一觸碰偵測器，用以讀取先進先出緩沖器的數值是否大于一預定值，判斷面板是否二點以上的接觸，并輸出一控制信號； 一觸控模式切換電路，接收觸控偵測器的控制信號，以決定觸控模式切換電路的狀態切換； 一坐標產生電路，讀取所述的先進先出緩沖器與所述的參考觸控模式切換電路狀態以獲得X、Y軸坐標數值； 一坐標緩存器，儲存所述的坐標產生電路所傳送X、Y軸坐標數值； 一運算坐標選擇電路，同時參考所述的坐標緩存器、所述的觸控模式切換電路與所述的先進先出緩沖器的數據，以計算出大于第二點的新觸碰點的X、Y軸坐標數值； 一中點計算電路，用以計算出多點之間之中點；以及 一坐標比對電路，用以比較多點之間哪個點被釋放，并將比較后的信號傳送至觸控模式切換電路。
圖1A、圖1B、圖1C為本發明根據歷史坐標來計算出新坐標的方式示意圖； 圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E為本發明根據歷史坐標來計算出新坐標的方式再一示意圖； 圖3為本發明多點觸控面板控制器的運算判斷方法流程圖； 圖4為本發明多點觸控面板控制器的功能方塊架構圖； 圖5A、圖5B、圖5C即公開所述的圖4架構的運算判斷流程。
附圖標記說明:P1～第一點；Pm～第一點與第二點之中點；P2～第二點；11～開始；12～X、Y坐標修正；13～判定面板是否被觸碰；14～進入單點掃瞄以取得一單點坐標；15～第一次判斷所述的單點坐標是否產生不連續性的變化；16～判斷所述的單點坐標是否為初始點；17～執行多點掃描并計算出多點坐標位置；18～第二次判斷所述的單點坐標是否產生不連續性的變化；21～電阻式觸控面板；22～模擬/數字轉換器；23～先進先出緩沖器；24～觸碰偵測器；25～觸控模式切換電路；26～坐標產生電路；27～運算坐標選擇電路；28～坐標緩存器；29～中點計算電路；30～坐標比對電路；31～I2C接口總線。
具體實施例方式 以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
請參閱圖1A、圖1B、圖1C所示，為本發明根據歷史坐標來計算出新坐標的方式示意圖，其中歷史坐標是指保留在觸控面板的接觸點的位置，利用所述的歷史坐標來計算出新坐標的方式產生多點坐標輸出在電阻式的面板上，其實現的運算原理如下: 其中圖1A為觸碰面板第一點位置，若所述的第一點P1位置保持觸碰狀態，便形成歷史坐標。
其中圖1B為觸碰面板第一點位置保持觸碰狀態下，第二點觸碰位置產生，但此時顯示在觸控面板的坐標位置，為第一點與第二點之中點Pm位置，且所述的中點坐標位置電壓降產生不連續的跳動，所述的不連續跳動經由面板內部組件偵測后，即可判斷面板上同時有兩點位置被觸碰。
其中圖1C所取得第一點P1位置(被記錄的歷史坐標)與第一點與第二點之中點Pm位置后，利用反相向量與第一點P1位置與第一點與第二點之中點Pm位置距離，來計算正確第二點P2位置。
請參閱圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E所示，為本發明根據歷史坐標來計算出新坐標的方式再一示意圖，其中是以三點接觸據以說明多點碰觸的實際情況，其實現的運算原理如下: 提供一電阻式觸控面板，根據一第一接觸體(例如，使用者的拇指)與至少一第二接觸體(例如，使用者的食指與中指)分別與所述的電阻式觸控面板接觸的一接觸時間差決定所述的第一接觸體與所述的第二接觸體的接觸順序(此例的碰觸順序依序為P1，P2，P3)，并通過所述的電阻式觸控面板所感測的電壓值依序決定一第一接觸坐標(即點P1的坐標)以及至少一中點坐標，即點Pm1與點Pm2的坐標，但實際上所述的電阻式觸控面板僅有產生最后一個點Pm2的坐標，其余中點坐標(此例為Pm1)需視為歷史軌跡，且所述的第一接觸體是與所述的電阻式觸控面板持續保持接觸；根據所述的第一接觸坐標(即點P1的坐標)與所述的中點坐標(點Pm2的坐標與歷史軌跡的點Pm1的坐標，依序決定至少一第二接觸坐標(即點P3與點P2的坐標)，其中，所述的中點坐標、所述的第二接觸體與所述的第二接觸坐標的數量相同。
通過上述的實施例，如將其延伸至還多接觸體時，則其概念為因電阻式觸控面板的感測，其原理是以所偵測到的電壓值換算成對應的坐標位置。當只有一個接觸體接觸到電阻式觸控面板時，觸控面板可以偵測到所述的接觸體在面板上的絕對坐標(即P1)。若當有兩個以上的接觸體同時存在于觸控面板上時，因觸控面板無法偵測到所有接觸體的對應坐標，只能偵測到一個唯一之中點坐標Pm(measure point)，此坐標Pm與所有接觸到觸控面板的接觸體的絕對坐標有一關系式存在。假設目前有n-1個接觸體同時存在于觸控面板上，因觸控面板僅會產生一個唯一坐標Pmn-2。若此時第n個接觸體觸碰到觸控面板，其在觸控面板上對應的絕對坐標為Pn，則觸控面板會產生一個唯一的坐標Pmn-1，而Pmn-1與這n個物體的關系式是Pmn-1為Pmn-2與Pn之中點坐標。由于在與觸控面板上只能依序偵測到Pmn與Pmn-1，所以可以借由Pmn與Pmn-1推導出第n點的坐標Pn。若有n個接觸體在不同時間點觸碰到觸控面板，并依此n個接觸體接觸到面板的時間先后順序定義其對應的絕對坐標為P1、P2、P3...Pn，則依時間順序的先后，觸控面板會依序偵測到絕對坐標P1與中點坐標Pm1、Pm2、Pm3...，而當n個接觸體完全接觸到觸控面板時，最后觸控面板會偵測到唯一一個中點坐標Pmn-1(即最后一個中點坐標)根據后續所敘明的關系式，我們可以由絕對坐標P1與中點坐標Pm1推導出絕對坐標P2，再由中點坐標Pm1與中點坐標Pm2推導出絕對坐標P3，以此類推。
請參閱圖3，根據上述概念的公開，可以簡單整理出一種單點或多點判斷流程，但需注意的下列流程僅是一種較佳實施流程，本發明的實施概念需以專利范圍為主: 11～開始； 12～X、Y坐標修正，所述的步驟意味著面板內部運算電路的初始化； 13～判定面板是否被觸碰，所述的觸碰的工具可能是觸控筆或手指，若執行結果為是，則執行步驟14；若為否，則重復執行步驟13； 14～進入單點掃瞄以取得一單點坐標，所述的單點坐標可能為多點觸碰的第一點(歷史坐標)，第二點以后的坐標有待后續的步驟來判斷； 15～第一次判斷所述的單點坐標是否產生不連續性的變化，所述的單點坐標位置若產生電壓降產生不連續的跳動，所述的不連續跳動經由面板內部組件偵測后，即可判斷面板上同時有兩點位置被觸碰，若執行結果為是，則執行步驟16；若為否，則執行步驟14，以取得單點坐標； 16～判斷所述的單點坐標是否為初始點，因單點坐標有可能是單點觸碰的位置或多點觸碰所產生之中點位置，經由其它組件加以傳遞信號與運算，即可有效判斷所述的單點坐標是否為初始點，若執行結果為是，表示所述的面板的觸控狀態僅為僅為單點觸控，故再執行步驟12；若執行結果為否，表示所述的面板的觸控狀態為多點觸控，則執行步驟17； 17～執行多點掃描并計算出多點坐標位置，若判斷多點觸碰的狀態，即可利用第一點位置(被記錄的歷坐標)與第一點與多點所形成多邊形之中點位置(自動形成的坐標點，但不是正確使用者所觸碰第二點以后的坐標)后，利用反相向量與第一點位置與中點位置距離，來計算正確多邊形各點位置；以及 18～第二次判斷所述的單點坐標是否產生不連續性的變化，若執行結果為是，表示單點坐標位置若不再產生電壓降產生不連續的跳動，代表多點掃描所形成多邊形已固定，不再變化，故再回得步驟17以獲得最終多點坐標；但若執行結否為是，代表使用者按下多點坐標后，仍繼續觸碰新的坐標點，故需回到步驟14去執行取得新單標坐標，再通過后續步驟加以計算。
所述的經由已知第一點來計算第二點正確位置的公式演算如下: X坐標公式如下: 一點時:X1＝NEWx 第二點按下時: X2＝[(NEWx-midx1)×2]+midx1 其中midx1＝X1 第三點按下時: X3＝[(NEWx-midx2)×2]+midx2 其中 第四點按下時: X4＝[(NEWx-midx3)×2]+midx3 其中 第五點按下時: X5＝[(NEWx-midx4)×2]+midx4 其中 可導出: X1＝NEWx，midx1＝X1
其中 Y與X相同，故 Y1＝NEWy，midy1＝Y1
其中 如圖4所示，為本發明多點觸控面板的功能方塊架構圖，本實施例所提出的電阻式觸控面板(panel)21是市面上常見的電阻式觸控面板，將電阻式觸控面板21所輸出通過一模擬/數字轉換器(A/D Converter)22將X、Y軸坐標儲存在t，t+1的一先進先出緩沖器(FIFO queue)23里面，利用一觸碰偵測器(Touch detect)24來判斷t，t+1兩點的值若超過一定的大小，則代表有另外的觸控筆或手指觸碰所述的面板超過兩點以上，發出訊號告知一觸控模式切換電路(Touch Switch)25狀態改變，此時一坐標產生電路(General point)26也利用所述的觸控模式切換電路25的狀態、一運算坐標選擇電路(Calculated point)27從一坐標緩存器(Savequeue)28以及從先進先出緩沖器(t，t+1)23讀到的信息計算出來新點的位置，所述的坐標緩存器28所儲存X、Y軸坐標數值，為通過一I2C接口總線31(或一SPI接口總線)送出。而一中點計算電路(Compare point)29則是計算出三點之間之中點以供一坐標比對電路(Comp)30來比較哪個點被釋放(Release)。所述的坐標緩存器28則是一個可以是一個可左、右移的緩存器(Register)，用途是存放多點觸控的坐標，最多可以放置三組，可依需求再擴充，以進行四點以上的觸控偵測。
而在上述的架構中，其是利用一先進先出緩沖器23來記錄不同時間點時，觸控面板所偵測到的坐標，此坐標可為第一個觸碰觸控面板的點的絕對坐標P1或是不同時間點之中點坐標Pm。經由所述的先進先出緩沖器23，可記錄兩點之中點坐標。當接觸體接觸或離開觸控面板的一瞬間，可以中點到一瞬間電壓變化。此電壓變化，會讓所述的先進先出緩沖器23記錄到先后不同之中點坐標。當先后兩中點坐標的值超過某一標準后，便判別觸控面板上接觸點有產生數量變化。
通過圖4的架構公開，下列圖5A至圖5C即公開所述的圖4架構的運算判斷流程如下: 請參閱圖5A所示: 1.將t，t+1先進先出緩沖器23所得到坐標的值分別送給觸碰偵測器24、坐標產生電路26計算，且將已從在坐標緩存器28的值傳給中點計算電路29計算出與目前狀態適當的坐標給運算坐標選擇電路27。
請參閱圖5B所示: 2.利用一坐標比對電路30由中點計算電路29所提供的信息判定是否有被釋放的動作產生，以提供給觸控模式切換電路25作狀態還換的標準，送出適當的訊號給各個組件。而依照訊號的運算坐標選擇電路27過濾出適當的值給坐標產生電路26。
請參閱圖5C所示: 3.所述的坐標產生電路26通過t，t+1先進先出緩沖器23、運算坐標選擇電路27所提供的信息算出新的坐標，由觸控模式切換電路25來選擇適當的輸出送給坐標緩存器28來還新點的坐標，再經由I2C接口總線31(或一SPI接口總線)送出。
通過上述圖1至圖5C的公開，即可了解本發明的主要技術特征為提供一種電阻式觸控面板控制器的架構與運算判斷多點坐標的方法，通過歷史坐標的位置，而進一步計算出新坐標的方式產生多點觸控的效果，再應用在于一般顯示器上面，而具有下列優點: 1.原理與架構簡單 2.應用多點觸控方式完成相應功能的操作。
3.能大幅降低硬件成本。
4.無須還改或特別設計觸控面板 因具有上述優點，故本發明在市場上具有極大的商業價值，故提出專利申請以尋求專利權的保護。
綜合上述，本發明提供的多點觸控面板控制器架構與運算判斷方法，通過歷史坐標的位置，而進一步計算出新坐標的方式，并且其結構簡單容易制造可以降低生產成本，因此可以滿足業界的需求，進而提高所述的產業的競爭力以及帶動周遭產業的發展，誠已符合發明專利法所規定申請發明所需具備的要件，故依法呈提發明專利的申請。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種多點觸控控制器的運算判斷方法，其是應用在電阻式觸控面板控制器，其特征在于包括
提供一電阻式觸控面板，根據一第一接觸體與至少一第二接觸體分別與所述的電阻式觸控面板接觸的一接觸時間差決定所述的第一接觸體與所述的第二接觸體的接觸順序，并通過所述的電阻式觸控面板所感測的電壓值依序決定一第一接觸坐標以及至少一中點坐標，且所述的第一接觸體是與所述的電阻式觸控面板持續保持接觸；根據所述的第一接觸坐標與所述的中點坐標，依序決定至少一第二接觸坐標，其中，所述的中點坐標、所述的第二接觸體與所述的第二接觸坐標的數量相同。
2.根據權利要求1項所述的多點觸控控制器的運算判斷方法，其特征在于通過一先進先出緩沖器，以決定所述的第一接觸體與所述的第二接觸體的接觸順序。
3.根據權利要求2項所述的多點觸控控制器的運算判斷方法，其特征在于將所述的第一接觸坐標與所述的中點坐標傳送給一觸碰偵測器與一坐標產生電路計算，并儲存在一坐標緩存器。
4.根據權利要求3項所述的多點觸控控制器的運算判斷方法，其特征在于自所述的坐標緩存器將計算后的所述的第一接觸坐標與所述的中點坐標傳送至一中點計算電路與一運算坐標選擇電路。
5.根據權利要求4項所述的多點觸控控制器的運算判斷方法，其特征在于根據所述的中點計算電路所獲得的結果，通過一坐標比對電路判斷是否有不再接觸的情形，并通過一觸控模式切換電路傳送狀態還換訊號，且所述的運算坐標選擇電路根據所述的狀態還換訊號選擇一適當坐標值傳送至所述的坐標產生電路。
6.根據權利要求5項所述的多點觸控控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的坐標產生電路通過所述的先進先出緩沖器與所述的運算坐標選擇電路所產生的值計算所述的第二接觸坐標，并通過所述的觸控模式切換電路傳送至所述的坐標緩存器，再通過一接口總線輸出。
7.根據權利要求6項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的接口匯流排是指一I2C界面匯流排或一SPI界面匯流排。
8.根據權利要求2項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的先進先出緩沖器是可儲存兩個X、Y軸坐標數值。
9.根據權利要求2項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的先進先出緩沖器是可儲存兩個以上的X、Y軸坐標數值。
10.根據權利要求3項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的觸碰偵測器為用以讀取所述的先進先出緩沖器的數值是否大于一預定值，判斷所述的觸控面板是否具有二點以上的接觸，并輸出一控制信號。
11.根據權利要求10項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的觸控模式切換電路是可接收所述的觸碰偵測器的控制信號，以決定觸控模式切換電路的狀態切換。
12.根據權利要求4項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的坐標產生電路是可讀取所述的先進先出緩沖器、所述的運算坐標選擇電路與所述的參考觸控模式切換電路狀態以獲得X、Y軸坐標數值。
13.根據權利要求3項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的坐標緩存器是可儲存所述的坐標產生電路所傳送X、Y軸坐標數值。
14.根據權利要求3項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的運算坐標選擇電路是可同時參考所述的坐標緩存器與所述的先進先出緩沖器的數據，以計算出大于第二點的新觸碰點的X、Y軸坐標數值。
15.根據權利要求4項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的中點計算電路是可計算出多點之間之中點。
16.根據權利要求5項所述的多點觸控面板控制器的運算判斷方法，其特征在于所述的坐標比對電路，是用以比較多點之間哪個點被釋放，并將比較后的信號傳送至所述的觸控模式切換電路。
17.一種多點觸控面板控制器架構，其是應用在電阻式觸控面板，其特征在于其是包括有
至少一組先進先出緩沖器，儲存一面板所輸出的X、Y軸坐標數值；
一觸碰偵測器，用以讀取先進先出緩沖器的數值是否大于一預定值，判斷面板是否二點以上的接觸，并輸出一控制信號；
一觸控模式切換電路，接收觸控偵測器的控制信號，以決定觸控模式切換電路的狀態切換；
一坐標產生電路，讀取所述的先進先出緩沖器與所述的參考觸控模式切換電路狀態以獲得X、Y軸坐標數值；
一坐標緩存器，儲存所述的坐標產生電路所傳送X、Y軸坐標數值；
一運算坐標選擇電路，同時參考所述的坐標緩存器、所述的觸控模式切換電路與所述的先進先出緩沖器的數據，以計算出大于第二點的新觸碰點的X、Y軸坐標數值；
一中點計算電路，用以計算出多點之間之中點；以及
一坐標比對電路，用以比較多點之間哪個點被釋放，并將比較后的信號傳送至觸控模式切換電路。
18.根據權利要求17所述的多點觸控面板控制器架構，其特征在于所述的坐標緩存器所儲存X、Y軸坐標數值，為通過一接口匯流排送出。
19.根據權利要求18所述的多點觸控面板控制器架構，其特征在于所述的接口匯流排是指一I2C界面匯流排或一SPI界面匯流排。
20.根據權利要求17所述的多點觸控面板控制器架構，其特征在于所述的坐標緩存器為一可左、右移的緩存器。
全文摘要
本發明為一種應用在電阻式觸控面板的控制器架構與運算并判斷多點觸控的坐標方法，其是包括有提供一電阻式觸控面板，根據一第一接觸體與至少一第二接觸體分別與所述的電阻式觸控面板接觸的一接觸時間差決定所述的第一接觸體與所述的第二接觸體的接觸順序，并通過所述的電阻式觸控面板所感測的電壓值依序決定一第一接觸坐標以及至少一中點坐標，且所述的第一接觸體是與所述的電阻式觸控面板持續保持接觸；根據所述的第一接觸坐標與所述的中點坐標，依序決定至少一第二接觸坐標，其中，所述的中點坐標、所述的第二接觸體與所述的第二接觸坐標的數量相同。
文檔編號G06F3/045GK101373416SQ20071014616
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月23日 優先權日2007年8月23日
發明者葉奉治 申請人:介面光電股份有限公司