电容屏综合测试电路、测试方法及其输出数据切换算法

摘要

本发明公开了一种电容屏综合测试电路、测试方法及其输出数据切换算法，其包括：主控制芯片、USB转串口芯片、拨码开关、转接板，主控制芯片的输出端分别连接USB转串行通讯芯片和拨码开关的输入端，主控制芯片通过转接板与电容式触摸屏连接，USB转串行通讯芯片的输出端连接电脑串行通讯端口的输入端，电脑串行通讯端口与测试软件连接。本发明采用一套电路板装置，并在CTP的韧体中设计了一种软件算法，两者配合使用，可以实现在CTP的研发调试阶段、生产测试阶段、返修阶段，只使用一套电路板装置，只使用一种韧体，即可连接各种不同接口的CTP，进行多种不同种类的数据分析测试工作。

说明书

技术领域

本发明涉及电容屏测试技术，具体地说是涉及一种电容屏研发、生产、返修过程中的综合测试电路、测试方法及其输出数据切换算法。

背景技术

目前电容屏的研发以及生产过程中的实测方法通常如下：

(1)     在研发过程中：一般使用主控芯片商提供的测试盒对电容屏的性能进行分析以及调试参数，此时需要CTP（电容屏）的控制芯片烧录能够向外输出每条Sensor（敏感元件）的Raw-data（原始电容感应值）数据的韧体。

(2)     在生产过程中：对CTP的FPCA(柔性印刷线路板模组)来料功能检测、ITO玻璃/薄膜来料功能检测、 贴合后的半成品检测，这三个环节需要对CTP的主控制芯片烧录Raw-data 韧体； 而最终对CTP模组的成品检测，需要对CTP的控制芯片烧录Coordinate 韧体。并且需要使用昂贵的专业测试仪器。这样产线需要对所有CTP的控制芯片进行两次烧录韧体的动作，既浪费人力物力，又容易造成更多的不良品。

(3)     交货给客户以后：CTP如发生不良，则仍需所有Sensor的Raw-data数据来分析不良原因，则必须再重新烧录能够向外输出每条Sensor的Raw-data数据的韧体。

这样每个环节要使用的韧体都不同，所需的测试设备也不同，增加了成本，降低了效率，不利于成本控制。

现有的测试方法，每个环节要使用的韧体都不同，所需的测试设备也不同，增加了时间成本，人力成本，降低了生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，设计一种电路板装置，并在韧体中设计一种软件算法，且两者配合使用，实现在CTP的研发调试阶段、生产测试阶段、返修阶段，只使用一套电路板装置，只使用一种韧体，即可进行多种不同种类的数据分析测试工作，从而节约设备成本，节约人力和时间成本，提高研发和生产效率。

针对上述目的，本发明采用的技术方案是，电容屏综合测试电路，包括：主控制芯片、USB转串口芯片、拨码开关、转接板，其特征在于，主控制芯片的输出端分别连接USB转串行通讯芯片和拨码开关的输入端，主控制芯片通过转接板与电容式触摸屏连接，USB转串行通讯芯片的输出端连接电脑串行通讯端口的输入端，电脑串行通讯端口与测试软件连接；

1)主控制芯片，包含I2C通讯模块，UART通讯模块；可以作为I2C 主设备，通过I2C通讯接口，对CTP的控制芯片进行数据的读写；同时，也可以与USB转串口芯片进行UART通讯；

2)USB转串口芯片，主控制芯片有UART通讯模块，它与USB转串口芯片的RX端口进行通信，把从CTP读到的数据发送给USB转串口芯片；USB转串口芯片通过USB线把数据传送到电脑上，并能模拟一个串行通讯端口，电脑可从这个串行通讯端口接收到来自测试电路板的数据；

3)拨码开关，拨码开关的每个拨码都与主控制芯片的一个独立的GPIO口连接；主控制芯片会实时的扫描拨码开关的开/关状态，并根据拨码开关的状态来通知CTP进行哪种数据格式的输出；

4)转接板，主要用于连接不同型号和不同款式的CTP接口。

所述的电容屏综合测试方法，其特征在于，步骤如下：

1) 供电启动：电路板通过USB供电，上电后，主控制芯片启动I2C通讯模块以及UART通讯模块，确认与CTP可以正常通讯后，进入主循环；

2) 读取拨码状态并写入数值：在主循环中，首先通过与拨码开关相连的GPIO口读取拨码开关每个拨码的开/关状态，往CTP的I2C寄存器中的约定地址写入数值；

3) CTP切换数据输出：CTP通过收到主控制芯片写入的拨码开关的开/关状态值来切换输出数据种类；CTP切换成功后，会改变与主控制芯片相连的中断GPIO口的电平状态，主控制芯片收到INT引脚的电平变化，并读取CTP的I2C寄存器中的所有有效数据；

4) 数据发送：主控制芯片读到数据之后，通过UART通讯模块，发送给I2C转串口芯片，I2C转串口芯片把数据发送到电脑上的某个虚拟串行通讯端口；

5）制作配套调试软件接收数据：由电脑制作配套调试软件接收数据并进行进一步的数据统计和分析。

所述的测试方法的输出数据切换算法，其特征在于，切换算法如下：

1) CTP作为I2C从设备用于存放供I2C主设备进行读取的数据；

2) CTP上电后启动I2C通讯模块，并设置寄存器初始值；地址[0]的值默认设置为0x00，按照与CTP用户约定的输出数据格式进行输出；然后开始进入主循环；

3) 主循环中对所有ITO 敏感元件进行扫描，判断地址[0]的值：

地址[0]＝0x00：CTP出货的成品中默认的输出格式；CTP需要计算手指触摸点的坐标以及动作手势，依照与CTP用户约定的数据格式进行输出；用于手指划线测试，线性度测试，以及CTP最终的全功能测试；

地址[0]＝0x01：CTP需要输出所有ITO 敏感元件在稳定且不被触摸时的基准值，此时CTP无需计算手指触摸点坐标以及动作手势；用于FPCA的来料功能测试；

地址[0]＝0x02：CTP需要输出所有ITO 敏感元件在被触摸时感应值的变化值，此时CTP无需计算手指触摸点坐标以及动作手势；用于测试ITO玻璃/薄膜的来料功能测试；

地址[0]＝0x03：CTP需要输出所有ITO 敏感元件的原始电容感应值实时数据，此时CTP无需计算手指触摸点坐标以及动作手势；供研发人员在调试阶段分析CTP的性能、进行参数调整，以及出货成品快速分析；且用于FPCA来料性能及ITO玻璃/薄膜性能测试。

所述的输出数据切换算法，其特征在于，所述设置寄存器初始值，其数据输出格式是最终提供给CTP 用户的成品中约定的数据输出格式，而在调试和测试过程中可以根据需要把寄存器设置为其他数值，通知CTP灵活的输出多种其他的数据格式，并且可以进行拓展。

本发明采用一套电路板装置，并在CTP的韧体中设计了一种软件算法，两者配合使用，可以实现在CTP的研发调试阶段、生产测试阶段、返修阶段，只使用一套电路板装置，只使用一种韧体，即可连接各种不同接口的CTP，进行多种不同种类的数据分析测试工作。可以节约设备成本，节约人力和时间成本，提高研发和生产效率。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图2是测试电路板主控制芯片的工作流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明用进一步说明。参见图1，电容屏综合测试电路，包括：主控制芯片(Control IC)1、USB转串口通讯芯片(USB-to-Serial IC）2、拨码开关(DIP Switch)3、转接板4；主控制芯片1的输出端分别连接USB转串行通讯芯片2和拨码开关3的输入端，主控制芯片1通过转接板4与电容式触摸屏5连接，USB转串行通讯芯片2的输出端连接电脑串行通讯端口6的输入端，电脑串行通讯端口6与测试软件7连接。

主控制芯片(Control IC)1：包含I2C通讯模块，UART通讯模块；可以作为I2C Master设备，通过I2C通讯接口，对CTP的控制芯片进行数据的读写；同时，也可以与USB转串口芯片进行UART通讯。

USB转串口通讯芯片(USB-to-Serial IC）2：主控制芯片1有UART通讯模块，它与USB转串口通讯芯片2的RX端口进行通信，把从CTP读到的数据发送给USB转串口通讯芯片2；USB转串口通讯芯片2通过USB线把数据传送到电脑上，并能模拟一个串行通讯端口，电脑可从这个串行通讯端口接收到来自测试电路板的数据。

拨码开关(DIP Switch)3：拨码开关3的每个拨码都与主控制芯片的一个独立的GPIO口连接；主控制芯片1会实时的扫描拨码开关3的开/关状态，并根据拨码开关3的状态来通知CTP进行哪种数据格式的输出。

以上主控制芯片(Control IC)1、USB转串口通讯芯片(USB-to-Serial IC）2和拨码开关(DIP Switch)3均设计在同一块电路板上。

转接板4是一块独立的电路板，主要用于连接不同型号和不同款式的CTP接口；测试电路板与CTP、以及PC端的测试软件相互配合，可实现多种数据的分析测试。

电容屏综合测试方法，参见图2，其步骤是：

步骤201： 电路板通过USB供电，上电后，主控制芯片1启动I2C通讯模块以及UART通讯模块；确认与CTP可以正常通讯后，进入主循环；主循环中，首先通过与拨码开关3相连的GPIO口读取拨码开关3每个拨码的开/关状态。

步骤202：以拨码开关3上的1和2个这两个拨码为例进行说明，2个拨码即可表示4种状态，若有更多的切换需求，可以增加拨码数进行拓展。

    步骤203、204：对应2个拨码的4种开/关状态组合，往CTP的I2C寄存器中的约定地址 (例如：地址[0]) 写入0x00, 0x01, 0x02 ,0x03这4个数值的其中之一。

步骤205：主控制芯片1会再次检测写寄存器是否成功，如果成功则继续，否则重新返回步骤203、204.

步骤206：CTP收到主控制芯片1写入的拨码开关3状态值，来切换输出数据的种类；CTP切换成功后，会改变(拉高或者拉低)与主控制芯片1相连的中断GPIO口的电平状态，主控制芯片1收到INT引脚的电平变化，就可以去读取CTP的I2C寄存器中的所有有效数据了；CTP每发送一笔数据都通过中断来通知主控制芯片1来读取，主控制芯片1在收到中断通知之前，不会去主动读取CTP的I2C寄存器，这样能保证主控制芯片1读到的每一笔数据都是CTP准备好的完整而且正确的数据。

步骤207：因为拨码开关3的状态不同，主控制芯片1通过I2C从CTP的寄存器读到的数据会有以下几种可能：单指多指触摸点座标以及手势(207a), 所有Sensor的Baseline数据(207b), 所有Sensor的Diff值数据(207c)，所有Sensor的Raw-data数据(207d)。

步骤208：主控制芯片1读到数据之后，通过UART通讯模块，发送给I2C转串口芯片；主控制芯片(部件1)完成以上步骤后，进入下一次工作循环。 

步骤209：I2C转串口芯片(部件2把数据发送到电脑上的某个虚拟串行通讯端口；

步骤210：然后由电脑上制作的配套调试软件接收数据，并进行进一步的数据统计和分析。

电容屏综合测试方法的输出数据切换算法，其特征在于，切换算法如下：

1) CTP作为I2C从设备用于存放供I2C主设备进行读取的数据；

2) CTP上电后启动I2C通讯模块，并设置寄存器初始值；地址[0]的值默认设置为0x00，按照与CTP用户约定的输出数据格式进行输出；然后开始进入主循环；

3) 主循环中对所有ITO 敏感元件进行扫描，判断地址[0]的值：

地址[0]＝0x00：CTP出货的成品中默认的输出格式；CTP需要计算手指触摸点的坐标以及动作手势，依照与CTP用户约定的数据格式进行输出；用于手指划线测试，线性度测试，以及CTP最终的全功能测试；

地址[0]＝0x01：CTP需要输出所有ITO 敏感元件在稳定且不被触摸时的基准值Baseline，此时CTP无需计算手指触摸点坐标以及动作手势；用于FPCA的来料功能测试；

地址[0]＝0x02：CTP需要输出所有ITO 敏感元件在被触摸时感应值的变化值Diff，此时CTP无需计算手指触摸点坐标以及动作手势；用于测试ITO玻璃/薄膜的来料功能测试；

地址[0]＝0x03：CTP需要输出所有ITO 敏感元件的原始电容感应值实时数据，此时CTP无需计算手指触摸点坐标以及动作手势；供研发人员在调试阶段分析CTP的性能、进行参数调整，以及出货成品快速分析；且用于FPCA来料性能及ITO玻璃/薄膜性能测试。

所述设置寄存器初始值，其数据输出格式是最终提供给CTP 用户的成品中约定的数据输出格式，而在调试和测试过程中可以根据需要把寄存器设置为其他数值，通知CTP灵活的输出多种其他的数据格式，并且可以进行拓展。

本发明采用了一个9引脚的FPC连接器，也可采用其他规格的FPC连接器。将这个FPC连接器作为一个标准接口，外接一组杜邦线，连接转接板。

转接板上配备了多种常见的CTP接口，可外接几乎所有款式和规格的CTP。这样的设计，再配合杜邦线的灵活排插连接，可以使这个测试电路板适用于几乎所有规格的CTP，不需要像以往那样为每款CTP设计一个新的测试电路板。即使有些CTP具有非常特殊的接口而无法直接使用转接板，也可以通过在转接板上简单的跳线来实现。因此，这套测试电路板具有很好的通用性以及可拓展性。

本发明不需使用多种硬件设备，只使用一套电路板装置即可实现在电容式触摸屏的研发调试阶段、生产测试阶段、返修阶段的数据获取以及测试分析。不需烧录不同版本的韧体，只使用一种韧体即可满足在电容式触摸屏的研发调试阶段、生产测试阶段、返修阶段的不同种类的数据格式输出的需求。不需针对不同款式和规格的CTP接口而设计不同的测试电路板。在生产阶段可同时实现FPCA功能检测、ITO玻璃/薄膜功能检测、FPC与 ITO玻璃/薄膜 贴合后的良率检测，TP模组成品功能检测。本发明能节约设备成本，节约人力和时间成本，提高研发和生产效率。

本发明中的术语说明：CTP：电容式触摸屏。

ITO：铟锡氧化物。

ITO 玻璃/薄膜：铟锡氧化物玻璃或者薄膜（电容式触摸屏的主要材料）。

Sensor：电容式触摸屏的一根感应轴。

Raw-data：CTP每条感应轴的原始电容感应值。

Baseline：CTP每条感应轴在稳定且不被触摸时的基准电容感应值。

Diff：CTP每条感应轴在被触摸时的感应值与不被触摸时的基准值之差值。

Firmware：韧体，烧录在CTP控制芯片中的程序代码。

Raw-data 韧体：能够向外输出每条感应轴的原始感应数据的韧体。

Coordinate 韧体：能够向外输出手指触摸点坐标数据的韧体。

Control IC：主控制芯片。

USB-to-Serial IC：USB转串行通讯芯片。

DIP Switch：拨码开关。

FPC：柔性印刷电路板。

FPCA：柔性印刷电路板模组。

INT ：中断通用输入输出口。

本发明的关键技术是：1.  利用拨码开关的切换，通知CTP切换不同数据格式的输出。

2.  转接板的设计。

3.  电路板可与CTP进行I2C通讯，也可与CTP进行UART数据通讯，也可不经过主控制芯片而将CTP的UART数据直接输出到电脑上，也可以为CTP烧录Firmware。

4.  CTP的Firmware中不同数据格式输出的切换算法。

以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。