文献综述
本课题的现状及发展趋势：
随着A/D(analog-to-digital)变换技术、DSP(digital signal processing)技术、FPGA(field programmable gate array)技术及ASIC(application specific integrated circuit)等技术的发展，宽带数字化接收机正逐渐成为现代雷达、遥测及通信系统中必不可少的重要组成部分[1][2]。采用FPGA 设计数字电路已经成为数字电路系统领域的主要设计方式之一。在信号的处理和整个系统的控制中，FPGA不但能大大缩减电路的体积，提高电路的稳定性，而且其先进的开发工具使整个系统的设 计调试周期大大缩短[3][4]。
现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays，FPGA)是一种可编程使用的信号处理器件， 用户可通过改变配置信息对其功能进行定义，以满足设计需求。与传统数字电路系统相比，FPGA 具 有可编程、高集成度、高速和高可靠性等优点，通过配置器件内部的逻辑功能和输入/输出端口，将原来电路板级的设计放在芯片中进行，提高了电路性能，降低了印刷电路板设计的工作量和难度，有效提高了设计的灵活性和效率[5][6]。
1985年，Xilinx推出第一款FPGA 产品-XC2064，它是一种全新的可编程逻辑，这种器件把门阵列的许多方面，如高密度与早期FPD的特性（如现场可编程性）结合在一起。FPGA 采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这一新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB （Configurable Logic Block）、 输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分[1]。FPGA 采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这一新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB （Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA采用不同于PLD架构的设计方式，拥有较高的密度和容量，还具有I/O多、功耗低等优点，然而其布线复杂，亦导致时序延迟，且呈非固定式，延迟时间较长[7]。FPGA的架构主要有SRAM Base及Anti-fuse两种设计模式，其中SRAM Base的特点是可重复编程、低功耗、可进行系统重构；Anti-fuse由于具有一次烧录 (OTP)的特性，可在保密性上提供较佳的保护，但也因此无法进行重复修改[8][9]。在数字技术高速发展的今天，有许多芯片被用作数据交换的核心器件，以起到承上启下的枢纽作用，或者是在集成 电路之间进行数据的存储和显示等。这些芯片同数字逻辑电路的接口很多采用 SPI (Serial Peripheral Interface) 接口技术[10] [11]。
触摸屏作为一种新的计算机输入设备,统一了触觉和视觉,使人机交互更加直观、便捷。iPhone的巨大成功,使得触摸屏的应用风潮达到一个前所未有的高度[12]。目前,触摸屏技术的发展格局是：中小尺寸领域以电阻式和电容式为主导,大尺寸领域多种技术并存包括红外式、表面声波式以及光学式触摸技术[13]。光学触摸技术作为一种新兴的触摸技术,打破原有触摸技术的瓶颈,从准确率反应速度和使用寿命等方面都有大幅度提高。安装在显示屏顶部两角的两个数字摄像头可以精准地检测出多个触摸位置,不仅可以实现单击、拖拉,还可以自由旋转和放大图片,更可以通过轻轻接触屏幕来控制三维物体运动[14]。
随着社会的发展和科学技术的创新，人们对于人机交互的要求越来越高，传统的鼠标，键盘等交互方式甚至于单点触摸已经不能满足用户，在这样的情况下，多点触摸技术应运而生。多点触摸技术是在单点触摸的基础上发展而来的，该技术可以使用户可同时控制的操作点扩展到多个，甚至多个用户同时使用。它使得操作更灵活，给用户带来一种前所未有的体验[15][16]。
本课题的价值：
传统的光学触摸系统是在显示器的两个相邻斜面上采用红外发光(IR)二极管(LED)阵列，并在相对的斜面边缘放置光敏元件，用于分析系统、确定触摸动作。这项传统的技术已经主要用于触摸市场中的相关领域。光学触摸屏技术作为一种不同于现有的电阻、电容、表面声波和红外等触摸技术的最新解决方案，由于其在准确率、反应速度和大尺寸应用等方面的显著优势，在触摸屏市场一定会越来越受欢迎，特别是创造性的多点触摸技术更是给光学触摸技术锦上添花。LED-光传感元件对在显示器上形成光束栅格。当物体（例如手指或者钢笔）触摸屏幕遮断了光束，就会在相应光传感元件处引起光测量值的减弱。光传感的输出测量值可以用于确定出触摸点的坐标。通常控制器是扫描光传感阵列，而不是同时测量所有的光传感器，因此这项技术有时被称为'扫描IR'。在这项技术的高级版本中，每个光传感器测量来自不止一个LED的光，这使得控制器可以补偿由于屏上不可移动的碎片而引起的光的阻断[17]。
过去，它的广泛应用由于两大原因曾经受到限制：技术成本比与之竞争的其他触摸技术要高，还有在亮环境光下的显示性能问题。后一个问题是由于背光源放大了光传感元件的背景噪声。在有些情况下，噪声大到无法检测到触摸屏的LED光，导致触摸屏的暂时失灵。这个问题在阳光直射下最为显著，因为阳光在红外区域分布有大量的能量。
