电容触摸MCU的灵活性

电容式触摸技术广泛应用于从智能手机到冰箱和汽车的电子产品中。在许多应用中，电容式触摸传感器输入专用控制器芯片。MCU当控制器集成为外围单片机时，直接参与死亡。

无论MCU如果传感器信息来自专用设备，是否有集成在芯片上的传感器/控制器电路，MCU为了实现令人满意的用户体验，必须处理由电容器触摸输入引起的若干问题。这些包括延迟（及时响应用户）、准确性和能耗。能耗在电池供电设备中尤为重要。

MCU供应商提供各种电容式触摸解决方案，从特殊外设到超低功耗接口，以及电池电源应用的电容式触摸传感器。然而，在审查解决方案之前，应该有助于快速回顾电容式触摸技术。

电容式触摸基础

传感器触摸传感器通常会出现特殊的设计问题。复杂性很大程度上是由于传感器电场的分布特性，使得集总元件的近似行为不准确、误导。为了解决这些问题，发表了大量的应用笔记，基本上提供了规则，如果遵循，将导致设计成功。本文将讨论基本考虑因素；有必要从正确的方向了解一些基本知识。

电容式触摸传感器可以用简单的空间参数大致分类：

零维传感器响应单个接触点。简单的按钮是最常见的实现。

一维传感器可以检测手指沿直线轴的运动。滑块和轮子是最流行的实现。

二维传感器可以检测手指沿两个轴的运动。触摸屏和触摸板是很好的例子。

设计最终用户系统的第一个重要步骤是选择与应用程序相对应的传感器类型。

1、二维传感器最基本的电容触摸技术取决于表面电容。面板一侧涂有导电材料，另一侧涂有绝缘材料。为了创建弱电场，应在导电层上施加一个小电压。当导电手指或笔触表面时，电容器会立即产生并改变电场。

传感器的控制器可以通过测量面板四个角的电容变化间接计算接触位置。电容变化越大，接触就越接近这个角。表面电容技术分辨率低，容易出现电容耦合引起的误差。由于这些原因，它通常用于工业控制和展馆。

投射电容式触摸

投影电容触摸(PCT)该技术比只使用表面电容器更准确、更灵活。导电层被蚀刻X-Y网格。PCT自电容和互电容有两种传感器技术。

自电容传感X-Y网格的行和列的独立操作。位置取决于手指在每列或行上的电容负荷的相对位置。强烈的信号是创建但自电容传感不能准确地解决多个手指，会产生鬼影或放错位置传感。

互电容式传感器在每行和每列的交叉处都有一个电容器。当电压施加到行或行时，即使在传感器表面有手指或导电笔，也会改变局部电场，减少互电容。触摸位置可以通过测量网格上每个点的电容变化来准确确定。互电容器支持多点触摸操作，即多个手指的位置可以同时准确跟踪。

PCT是销售点设备的流行选项，需要记录签名能力。PCT性能可以通过面板上污渍表面导电的负面影响。粘在面板上的灰尘也可能是个问题。

MCU厂家设计了产品族，准确处理了刚才讨论过的传感器类型。例如，Atmel为按钮、滑块和车轮开发了传感器控制器家族。本产品可作为IP集成在一个Atmel公司的 ** R或Atmel的ARM MCUQTouch具体设备的库或应用程序。Qtouch自电容传感器容传感器的设计。它的Q ** trix互电容传感器采用传感器控制器。Atmel该公司为两个家庭提供了评估板。

德克萨斯仪器MSP430的价值线g2xx单片机的一些配置是专门为电容式触摸应用设计的。这些MCU包括电容触摸iOS开发人员不需要外部元件和电容式触摸板的直接接口。对于更复杂的应用程序，msp430f51x2设备，如msp430f5152idar，4包括高性能定时器 ns高精度触摸传感器的分辨率。

许多IC公司有电容触摸产品线。它们包括但不限于Atmel、Cypress恩智浦半导体，飞思卡尔半导体芯片技术，Silicon Labs、德克萨斯文件。

设计考虑

设计师不仅要考虑电容式触摸应用程序。电池供电的功耗非常重要，系统的反应也非常重要。

还必须根据应用程序的用例考虑其他因素。这些措施包括环境光敏度(屏幕眩光)、成本、耐久性和最小/最大尺寸。所有这些标准的探索都超出了本文的范围，但明尼苏达州立大学于2014年发表的程序分析(asse-nwmsc2014-1c1)包括表(图1)，对设计师有帮助。电阻触摸技术也包含在分析中，因为它仍然被广泛使用，尽管它通常不像电容触摸那样有能力。这些技术的排名是0到5，其中5是最好，0是最差。PCT整体评级最好，但表面电容技术应考虑对成本敏感的应用和大屏幕产品。

特征 电阻(线) 表面电容式 投射电容式

环境光敏度 5 - 5 5

校准稳定性 2 - 2 5

成本 5 3 2

耐久性 1 4 5

多点触摸 0 0 5

耐候性 2 3 5

尺寸最好 2 - 26 “12”- 26 “2”- 10“

手机/手掌电脑 5 0 5

图1：三种流行触摸技术的比较特征。

能源消费

当单片机上有外部传感器接口时CAN重要的互动或，重要的互动或互动––油漆之间的传感器和微处理器。具有讽刺意味的是，我们今天的问题是，单片机的低功耗操作模式有多种备用。深度睡眠。每一步都很快。通常，低功率操作的费用需要从功率模式中唤醒更多的时间。

处理触摸传感器输入时，主要目标是及时响应，但这可能不是在较低的睡眠模式下。问题是，如果exacerbated已唤醒MCU实现如此频繁及时的反应，其实是发射功率的消耗更多的是处于较高的活动状态。

硅实验室节能方法是其低能传感器接口(lesense)，在深度睡眠模式下，它已经被设计来回应传感器输入眠模式。lesense的efm32系列32位ARM基于微控制器。小壁虎(家庭提供的最佳选择是电池供电的触摸应用。

lesense DAC模拟电路包括一个comparators，在32千赫中运行的音序模块和一个。这是音序器控制引脚的连接comparators和是否DAC提供更准确的比较参考。比较器的输出可以组合数和CPU同样，如果一组只读awakes已经发生了预定条件，比如触摸屏在水龙头的一定时间窗口。这是可能的，单片机仍在深度睡眠。

在lesense独立勋章，因为它是单片机和外部，特殊的外围反射系统(PRS)。这使得它能够监控设计师创建状态机结构的外部事件CPU的干预。

在电容感应中，它是一种绝对的测量，可以测量在一个案例中比电容的变化更重要。通常由设计师定位的电容器和地面的一部分来监控这些变化。义销销在RC振荡器电路。在这种结构中，振荡频率取决于电容银行目前销售的镰刀。As a result，触摸开关可以通过简单的引脚直接触摸镰刀。没有其他外部元件是必要的。

在简单的机器运行状态下显示在图2中。不同模拟输入的上层和较低部分是产生不同结果的数字lesense状态机，转向，单片机进入睡眠模式(在叶子上)或IT(下)。

图像lesense PRS和硅实验室

图2:使用电容感应触摸开关和简单lesense PRS。

结论

触摸敏感输入已成为主流技术A A从简单的按钮，将宽谱应用于智能手机和平板电脑。由于其精度、耐久性等性能特点，电容触摸技术已成为主导地位。在许多应用程序中，与单片机接口的电容式触摸传感器经常挑战设计师提供友好的人机界面匹配和有效的能源消耗管理。电容触摸应用程序中没有一刀切的解决方案，但有一系列的解决方案MCU供应商提供的解决方案之一是适合任何应用程序。