如何制作带有触摸屏显示器的 FPGA 原型？

Question

我希望制作一个 FPGA（或类似的）物理原型，但包括一个小型触摸屏显示器。

（想象一个 2" 或类似的触摸屏显示器。例如，假设某种带有小型触摸屏显示器的小型电池供电玩具。）

今天最好的解决方案是什么？

Answer 1

第一：有几种类型的廉价触摸屏：电阻式和电容式（来自 3m 的介绍）。在触摸屏下，我的意思是触摸面板（数字化仪）- 感觉触摸但不显示任何内容的薄多层面板。触摸屏可以与 LCD/OLED 屏幕结合以获得具有触摸功能的显示。电阻式触摸屏对压力很敏感，您可以使用任何棒来按压它们，它们也存在多点触控（同时感应多个触摸）的问题。电容式触摸屏现在经常用于智能手机（从 iPhone 开始），它们可以感应人体的电容，仅使用手指或特殊的导电笔工作。

电阻式触摸屏通常具有到触摸屏控制器的4 线或 5 线模拟接口（简短说明）。如果你想把它直接插到FPGA板上，你需要ADC（模数转换器，有时精度可达10-12位）来测量接触点的坐标。

电容式触摸屏通常具有更复杂的界面和复杂的中频信号 (25-200 kHz)。最简单的面板仍然有 5 根电线，但Cypress 的“Touchscreens 101”列出了两个更高级的面板，带有 11 和 20 针。即使有好的 ADC 和 DAC，也很难在 FPGA 中实现（和校准）您自己的触摸控制器。

因此，我们的第二步是触摸屏控制器 ASIC：微控制器或 FPGA 与触摸屏之间的设备。控制器将执行所有需要的魔法来检测触摸并将有关它们的信息转换为某种数字协议，例如用于 PC 的古老控制器中的 COM (RS-232) 或 USB，或用于微控制器和 FPGA 的简单 SPI 和 I2C（您应该知道如何实现用于 FPGA 的 SPI/I2C；fpga4fun 站点可以帮助您：spi、i2c）。现在销售的许多小型触摸屏可能包括一些控制器，集成到它们的 PCB 或软线中。

第三步：如果要制作带有LCD显示屏和触摸屏的原型机，尤其是小尺寸LCD（最多6个？），触摸屏可能已经集成到显示屏中。因为几乎所有的 LCD 都有控制器来输出一些信息来显示（同样，fpga4fun 有一些介绍了使用 LCD 和 FPGA），他们可能也会集成触摸屏控制器。

现在我们可以开始谈论您的案例：“我可以购买什么”。如果您已经有 FPGA 板，您可以搜索一些 LCD+触摸屏用于一些流行的硬件原型平台，例如 ardoino 或 raspberry pi。例如，adafruit 商店即使没有控制器也有单独的触摸面板、线条和按钮：http : //www.adafruit.com/category/60。他们还有几个 LCD + 触摸，如2.8" TFT 和 STMPE610 触摸控制器（SPI 和 I2C，可通过引脚选择）。sparkfun.com 上也有几个。确保您了解如何将 LCD 连接到 FPGA，两者都是电气的和协议要求。检查是否有触摸控制器，或者您需要在带有ADC的FPGA中实现它（并且您的FPGA板上应该有ADC）。

如果您没有 FPGA 板或者您没有任何 FPGA 经验，那么找到带有可选 LCD+触摸的 FPGA 套件会更好（而且成本更高），但不是来自中国供应商。在 ebay 搜索“fpga touch”的廉价部分有很多中文套件，但它们可能没有像合适的供应商那样好的教程和演示项目。有来自 Terasic 的 7" 套件（2000 美元，VEEK-MT-C5SoC），或用于 1800 美元 DE3 或 600USD DE2 FPGA 板的 7" 250 美元 LCD + 触摸屏模块。对于 Digilent，有 150 美元的 VmodTFT 4.3" TFT+触摸（手动）与带有 VHDCI 连接器的 Digilent 板兼容，例如 300 美元的 Nexys 3 板、450 美元的 Atlys 板或 1100 美元的 Genesys 超级板。

PS：你确定需要FPGA吗？有几个带有 TFT/LCD/OLED 的 arduino 原型，比如最小的 “微视图”。