電容屏綜合測試電路、測試方法及其輸出數據切換算法的製作方法

2023-05-06 20:37:46

專利名稱：電容屏綜合測試電路、測試方法及其輸出數據切換算法的製作方法
技術領域：
本發明涉及電容屏測試技術，具體地說是涉及一種電容屏研發、生產、返修過程中的綜合測試電路、測試方法及其輸出數據切換算法。
背景技術：
目前電容屏的研發以及生產過程中的實測方法通常如下
(I)在研發過程中一般使用主控晶片商提供的測試盒對電容屏的性能進行分析以及調試參數，此時需要CTP (電容屏)的控制晶片燒錄能夠向外輸出每條Sensor (敏感元件)的Raw-data (原始電容感應值)數據的韌體。(2)在生產過程中對CTP的FPCA(柔性印刷線路板模組)來料功能檢測、 ITO玻璃/薄膜來料功能檢測、貼合後的半成品檢測，這三個環節需要對CTP的主控制晶片燒錄Raw-data韌體；而最終對CTP模組的成品檢測，需要對CTP的控制晶片燒錄Coordinate韌體。並且需要使用昂貴的專業測試儀器。這樣產線需要對所有CTP的控制晶片進行兩次燒錄韌體的動作，既浪費人力物力，又容易造成更多的不良品。(3) 交貨給客戶以後CTP如發生不良，則仍需所有Sensor的Raw-data數據來分析不良原因，貝1J必須再重新燒錄能夠向外輸出姆條Sensor的Raw-data數據的韌體。這樣每個環節要使用的韌體都不同，所需的測試設備也不同，増加了成本，降低了效率，不利於成本控制。現有的測試方法，每個環節要使用的韌體都不同，所需的測試設備也不同，増加了時間成本，人力成本，降低了生產效率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，設計一種電路板裝置，並在韌體中設計ー種軟體算法，且兩者配合使用，實現在CTP的研發調試階段、生產測試階段、返修階段，只使用ー套電路板裝置，只使用ー種韌體，即可進行多種不同種類的數據分析測試工作，從而節約設備成本，節約人力和時間成本，提高研發和生產效率。針對上述目的，本發明採用的技術方案是，電容屏綜合測試電路，包括主控制晶片、USB轉串ロ晶片、撥碼開關、轉接板，其特徵在於，主控制晶片的輸出端分別連接USB轉串行通訊晶片和撥碼開關的輸入端，主控制晶片通過轉接板與電容式觸控螢幕連接，USB轉串行通訊晶片的輸出端連接電腦串行通訊端ロ的輸入端，電腦串行通訊端ロ與測試軟體連接；
1)主控制晶片，包含12C通訊模塊，UART通訊模塊；可以作為I2C主設備，通過I2C通訊接ロ，對CTP的控制晶片進行數據的讀寫；同時，也可以與USB轉串ロ晶片進行UART通訊；
2)USB轉串ロ晶片，主控制晶片有UART通訊模塊，它與USB轉串ロ晶片的RX端ロ進行通信，把從CTP讀到的數據發送給USB轉串ロ晶片;USB轉串ロ晶片通過USB線把數據傳送到電腦上，並能模擬ー個串行通訊端ロ，電腦可從這個串行通訊端ロ接收到來自測試電路板的數據；
3)撥碼開關，撥碼開關的每個撥碼都與主控制晶片的ー個獨立的GPIOロ連接；主控制晶片會實時的掃描撥碼開關的開/關狀態，井根據撥碼開關的狀態來通知CTP進行哪種數據格式的輸出；
4)轉接板，主要用於連接不同型號和不同款式的CTP接ロ。所述的電容屏綜合測試方法，其特徵在於，步驟如下
1)供電啟動電路板通過USB供電，上電後，主控制晶片啟動I2C通訊模塊以及UART通訊模塊，確認與CTP可以正常通訊後，進入主循環；
2)讀取撥碼狀態並寫入數值在主循環中，首先通過與撥碼開關相連的GPIOロ讀取撥碼開關每個撥碼的開/關狀態，往CTP的I2C寄存器中的約定地址寫入數值；
3)CTP切換數據輸出CTP通過收到主控制晶片寫入的撥碼開關的開/關狀態值來切換輸出數據種類；CTP切換成功後，會改變與主控制晶片相連的中斷GPIO ロ的電平狀態，主控制晶片收到INT引腳的電平變化，並讀取CTP的I2C寄存器中的所有有效數據；
4)數據發送主控制晶片讀到數據之後，通過UART通訊模塊，發送給I2C轉串ロ晶片，I2C轉串ロ晶片把數據發送到電腦上的某個虛擬串行通訊端ロ ；
5)製作配套調試軟體接收數據由電腦製作配套調試軟體接收數據並進行進ー步的數據統計和分析。所述的測試方法的輸出數據切換算法，其特徵在於，切換算法如下
1)CTP作為I2C從設備用於存放供I2C主設備進行讀取的數據；
2)CTP上電後啟動I2C通訊模塊，並設置寄存器初始值；地址
的值默認設置為0x00，按照與CTP用戶約定的輸出數據格式進行輸出；然後開始進入主循環；
3)主循環中對所有ITO敏感元件進行掃描，判斷地址
的值
地址
= 0x00 =CTP出貨的成品中默認的輸出格式；CTP需要計算手指觸摸點的坐標以及動作手勢，依照與CTP用戶約定的數據格式進行輸出；用於手指劃線測試，線性度測試，以及CTP最終的全功能測試；
地址
= 0x01 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件在穩定且不被觸摸時的基準值，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；用於FPCA的來料功能測試；
地址
= 0x02 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件在被觸摸時感應值的變化值，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；用於測試ITO玻璃/薄膜的來料功能測試；地址
= 0x03 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件的原始電容感應值實時數據，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；供研發人員在調試階段分析CTP的性能、進行參數調整，以及出貨成品快速分析；且用於FPCA來料性能及ITO玻璃/薄膜性能測試。所述的輸出數據切換算法，其特徵在於，所述設置寄存器初始值，其數據輸出格式是最終提供給CTP用戶的成品中約定的數據輸出格式，而在調試和測試過程中可以根據需要把寄存器設置為其他數值，通知CTP靈活的輸出多種其他的數據格式，並且可以進行拓展。本發明採用一套電路板裝置，並在CTP的韌體中設計了一種軟體算法，兩者配合使用，可以實現在CTP的研發調試階段、生產測試階段、返修階段，只使用一套電路板裝置，只使用ー種韌體，即可連接各種不同接ロ的CTP，進行多種不同種類的數據分析測試工作。可以節約設備成本,節約人力和時間成本,提高研發和生產效率。


圖I是本發明的原理圖。圖2是測試電路板主控制晶片的工作流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明用進ー步說明。參見圖1，電容屏綜合測試電路，包括主控制晶片(Control IC) I、USB轉串ロ通訊晶片(USB-to-Serial IC) 2、撥碼開關(DIP Switch) 3、轉接板4 ;主控制晶片I的輸出端分別連接USB轉串行通訊晶片2和撥碼開關3的輸入端，主控制晶片I通過轉接板4與電容式觸控螢幕5連接，USB轉串行通訊晶片2的輸出端連接電腦串行通訊端ロ 6的輸入端，電腦串行通訊端ロ 6與測試軟體7連接。 主控制晶片(Control IC) I :包含I2C通訊模塊，UART通訊模塊；可以作為I2CMaster設備，通過I2C通訊接ロ，對CTP的控制晶片進行數據的讀寫；同時，也可以與USB轉串ロ晶片進行UART通訊。USB轉串ロ通訊晶片(USB-to-Serial IC) 2 :主控制晶片I有UART通訊模塊，它與USB轉串ロ通訊晶片2的RX端ロ進行通信，把從CTP讀到的數據發送給USB轉串ロ通訊晶片2 ；USB轉串ロ通訊晶片2通過USB線把數據傳送到電腦上，並能模擬ー個串行通訊端ロ，電腦可從這個串行通訊端ロ接收到來自測試電路板的數據。撥碼開關(DIP Switch) 3 :撥碼開關3的每個撥碼都與主控制晶片的ー個獨立的GPIO ロ連接；主控制晶片I會實時的掃描撥碼開關3的開/關狀態，並根據撥碼開關3的狀態來通知CTP進行哪種數據格式的輸出。以上主控制晶片(Control IC) I、USB轉串ロ通訊晶片(USB-to-Serial IC) 2和撥碼開關(DIP Switch) 3均設計在同一塊電路板上。轉接板4是ー塊獨立的電路板，主要用於連接不同型號和不同款式的CTP接ロ ；測試電路板與CTP、以及PC端的測試軟體相互配合，可實現多種數據的分析測試。電容屏綜合測試方法，參見圖2，其步驟是
步驟201 電路板通過USB供電，上電後，主控制晶片I啟動I2C通訊模塊以及UART通訊模塊；確認與CTP可以正常通訊後，進入主循環；主循環中，首先通過與撥碼開關3相連的GPIO ロ讀取撥碼開關3每個撥碼的開/關狀態。步驟202 :以撥碼開關3上的I和2個這兩個撥碼為例進行說明，2個撥碼即可表示4種狀態，若有更多的切換需求，可以增加撥碼數進行拓展。步驟203、204 :對應2個撥碼的4種開/關狀態組合，往CTP的I2C寄存器中的約定地址(例如地址
)寫入0x00，0x01, 0x02 ,0x03這4個數值的其中之一。步驟205 :主控制晶片I會再次檢測寫寄存器是否成功，如果成功則繼續，否則重新返回步驟203、204.
步驟206 =CTP收到主控制晶片I寫入的撥碼開關3狀態值，來切換輸出數據的種類；CTP切換成功後，會改變(拉高或者拉低)與主控制晶片I相連的中斷GPIO ロ的電平狀態，主控制晶片I收到INT引腳的電平變化，就可以去讀取CTP的I2C寄存器中的所有有效數據了 ；CTP每發送一筆數據都通過中斷來通知主控制晶片I來讀取，主控制晶片I在收到中斷通知之前，不會去主動讀取CTP的I2C寄存器，這樣能保證主控制晶片I讀到的每ー筆數據都是CTP準備好的完整而且正確的數據。步驟207 :因為撥碼開關3的狀態不同，主控制晶片I通過I2C從CTP的寄存器讀到的數據會有以下幾種可能單指多指觸摸點座標以及手勢(207a)，所有Sensor的Baseline 數據(207b),所有 Sensor 的 Diff 值數據(207c)，所有 Sensor 的 Raw-data 數據(207d)。步驟208 :主控制晶片I讀到數據之後，通過UART通訊模塊，發送給I2C轉串ロ芯 片；主控制晶片(部件I)完成以上步驟後，進入下一次工作循環。步驟209 :I2C轉串ロ晶片(部件2把數據發送到電腦上的某個虛擬串行通訊端
n ；
步驟210 :然後由電腦上製作的配套調試軟體接收數據，並進行進ー步的數據統計和分析。電容屏綜合測試方法的輸出數據切換算法，其特徵在於，切換算法如下
1)CTP作為I2C從設備用於存放供I2C主設備進行讀取的數據；
2)CTP上電後啟動I2C通訊模塊，並設置寄存器初始值；地址
的值默認設置為0x00，按照與CTP用戶約定的輸出數據格式進行輸出；然後開始進入主循環；
3)主循環中對所有ITO敏感元件進行掃描，判斷地址
的值
地址
= 0x00 =CTP出貨的成品中默認的輸出格式；CTP需要計算手指觸摸點的坐標以及動作手勢，依照與CTP用戶約定的數據格式進行輸出；用於手指劃線測試，線性度測試，以及CTP最終的全功能測試；
地址
= 0x01 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件在穩定且不被觸摸時的基準值Baseline，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；用於FPCA的來料功能測試；地址
= 0x02 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件在被觸摸時感應值的變化值DifT，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；用於測試ITO玻璃/薄膜的來料功能測試；
地址
= 0x03 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件的原始電容感應值實時數據，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；供研發人員在調試階段分析CTP的性能、進行參數調整，以及出貨成品快速分析；且用於FPCA來料性能及ITO玻璃/薄膜性能測試。所述設置寄存器初始值，其數據輸出格式是最終提供給CTP用戶的成品中約定的數據輸出格式，而在調試和測試過程中可以根據需要把寄存器設置為其他數值，通知CTP靈活的輸出多種其他的數據格式，並且可以進行拓展。本發明採用了ー個9引腳的FPC連接器，也可採用其他規格的FPC連接器。將這個FPC連接器作為ー個標準接ロ，外接ー組杜邦線，連接轉接板。轉接板上配備了多種常見的CTP接ロ，可外接幾乎所有款式和規格的CTP。這樣的設計，再配合杜邦線的靈活排插連接，可以使這個測試電路板適用於幾乎所有規格的CTP，不需要像以往那樣為每款CTP設計ー個新的測試電路板。即使有些CTP具有非常特殊的接ロ而無法直接使用轉接板，也可以通過在轉接板上簡單的跳線來實現。因此，這套測試電路板具有很好的通用性以及可拓展性。本發明不需使用多種硬體設備，只使用一套電路板裝置即可實現在電容式觸控螢幕的研發調試階段、生產測試階段、返修階段的數據獲取以及測試分析。不需燒錄不同版本的韌體，只使用一種韌體即可滿足在電容式觸控螢幕的研發調試階段、生產測試階段、返修階段的不同種類的數據格式輸出的需求。不需針對不同款式和規格的CTP接ロ而設計不同的測試電路板。在生產階段可同時實現FPCA功能檢測、ITO玻璃/薄膜功能檢測、FPC與ITO玻璃/薄膜貼合後的良率檢測，TP模組成品功能檢測。本發明能節約設備成本，節約人力和時間成本，提聞研發和生廣效率。本發明中的術語說明CTP :電容式觸控螢幕。IT0:銦錫氧化物。 ITO玻璃/薄膜銦錫氧化物玻璃或者薄膜(電容式觸控螢幕的主要材料)。 Sensor 電容式觸控螢幕的一根感應軸。Raw-data CTP姆條感應軸的原始電容感應值。Baseline CTP每條感應軸在穩定且不被觸摸時的基準電容感應值。Diff =CTP每條感應軸在被觸摸時的感應值與不被觸摸時的基準值之差值。Firmware :韌體,燒錄在CTP控制晶片中的程序代碼。Raw-data韌體能夠向外輸出每條感應軸的原始感應數據的韌體。Coordinate韌體能夠向外輸出手指觸摸點坐標數據的韌體。Control IC:主控制晶片。USB-to-Serial IC :USB 轉串行通訊晶片。DIP Switch :撥碼開關。FPC 柔性印刷電路板。FPCA 柔性印刷電路板模組。INT :中斷通用輸入輸出口。本發明的關鍵技術是1. 利用撥碼開關的切換，通知CTP切換不同數據格式的輸出。2.轉接板的設計。3. 電路板可與CTP進行I2C通訊，也可與CTP進行UART數據通訊，也可不經過主控制晶片而將CTP的UART數據直接輸出到電腦上，也可以為CTP燒錄Firmware。4. CTP的Firmware中不同數據格式輸出的切換算法。以上列舉的僅是本發明的ー個具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明所要保護的範圍。
權利要求
1.電容屏綜合測試電路，包括主控制晶片、USB轉串ロ晶片、撥碼開關、轉接板，其特徵在幹，主控制晶片的輸出端分別連接USB轉串行通訊晶片和撥碼開關的輸入端，主控制晶片通過轉接板與電容式觸控螢幕連接，USB轉串行通訊晶片的輸出端連接電腦串行通訊端ロ的輸入端，電腦串行通訊端ロ與測試軟體連接； 1)主控制晶片，包含12C通訊模塊，UART通訊模塊；可以作為I2C主設備，通過I2C通訊接ロ，對CTP的控制晶片進行數據的讀寫；同時，也可以與USB轉串ロ晶片進行UART通訊； 2)USB轉串ロ晶片，主控制晶片有UART通訊模塊，它與USB轉串ロ晶片的RX端ロ進行通信，把從CTP讀到的數據發送給USB轉串ロ晶片；USB轉串ロ晶片通過USB線把數據傳送到電腦上，並能模擬ー個串行通訊端ロ，電腦可從這個串行通訊端ロ接收到來自測試電路板的數據； 3)撥碼開關，撥碼開關的每個撥碼都與主控制晶片的ー個獨立的GPIOロ連接；主控制晶片會實時的掃描撥碼開關的開/關狀態，井根據撥碼開關的狀態來通知CTP進行哪種數據格式的輸出； 4)轉接板，主要用於連接不同型號和不同款式的CTP接ロ。
2.如權利要求I所述的電容屏綜合測試方法，其特徵在於，步驟如下 1)供電啟動電路板通過USB供電，上電後，主控制晶片啟動I2C通訊模塊以及UART通訊模塊，確認與CTP可以正常通訊後，進入主循環； 2)讀取撥碼狀態並寫入數值在主循環中，首先通過與撥碼開關相連的GPIOロ讀取撥碼開關每個撥碼的開/關狀態，往CTP的I2C寄存器中的約定地址寫入數值； 3)CTP切換數據輸出CTP通過收到主控制晶片寫入的撥碼開關的開/關狀態值來切換輸出數據種類；CTP切換成功後，會改變與主控制晶片相連的中斷GPIO ロ的電平狀態，主控制晶片收到INT引腳的電平變化，並讀取CTP的I2C寄存器中的所有有效數據； 4)數據發送主控制晶片讀到數據之後，通過UART通訊模塊，發送給I2C轉串ロ晶片，I2C轉串ロ晶片把數據發送到電腦上的某個虛擬串行通訊端ロ ； 5)製作配套調試軟體接收數據由電腦製作配套調試軟體接收數據並進行進ー步的數據統計和分析。
3.如權利要求2所述的測試方法的輸出數據切換算法，其特徵在於，切換算法如下 1)CTP作為I2C從設備用於存放供I2C主設備進行讀取的數據； 2)CTP上電後啟動I2C通訊模塊，並設置寄存器初始值；地址
的值默認設置為0x00，按照與CTP用戶約定的輸出數據格式進行輸出；然後開始進入主循環； 3)主循環中對所有ITO敏感元件進行掃描，判斷地址
的值 地址
= 0x00 =CTP出貨的成品中默認的輸出格式；CTP需要計算手指觸摸點的坐標以及動作手勢，依照與CTP用戶約定的數據格式進行輸出；用於手指劃線測試，線性度測試，以及CTP最終的全功能測試； 地址
= 0x01 :CTP需要輸出所有ITO敏感元件在穩定且不被觸摸時的基準值，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；用於FPCA的來料功能測試； 地址
= 0x02 =CTP需要輸出所有ITO敏感元件在被觸摸時感應值的變化值，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；用於測試ITO玻璃/薄膜的來料功能測試；地址
= 0x03 CTP需要輸出所有ITO敏感元件的原始電容感應值實時數據，此時CTP無需計算手指觸摸點坐標以及動作手勢；供研發人員在調試階段分析CTP的性能、進行參數調整，以及出貨成品快速分析；且用於FPCA來料性能及ITO玻璃/薄膜性能測試。
4.根據權利要求3所述的輸出數據切換算法，其特徵在於，所述設置寄存器初始值，其數據輸出格式是最終提供給CTP用戶的成品中約定的數據輸出格式，而在調試和測試過程中可以根據需要把寄存器設置為其他數值，通知CTP靈活的輸出多種其他的數據格式，並且可以進行拓展。
全文摘要
本發明公開了一種電容屏綜合測試電路、測試方法及其輸出數據切換算法，其包括主控制晶片、USB轉串口晶片、撥碼開關、轉接板，主控制晶片的輸出端分別連接USB轉串行通訊晶片和撥碼開關的輸入端，主控制晶片通過轉接板與電容式觸控螢幕連接，USB轉串行通訊晶片的輸出端連接電腦串行通訊埠的輸入端，電腦串行通訊埠與測試軟體連接。本發明採用一套電路板裝置，並在CTP的韌體中設計了一種軟體算法，兩者配合使用，可以實現在CTP的研發調試階段、生產測試階段、返修階段，只使用一套電路板裝置，只使用一種韌體，即可連接各種不同接口的CTP，進行多種不同種類的數據分析測試工作。
文檔編號G01R31/00GK102759676SQ20121027196
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者趙蓓, 陳建忠 申請人:江西聯創電子有限公司