英飞凌的低成本电容式触控解决方案

来源:用户上传      作者: Tomasovics Attila

　　触摸按键、触摸滑条和滚轮在最新的人机界面(HMI)设计中日益普及。利用电容式触摸技术创建这些输入装置，能够为用户带来灵活性，为其提供实现高水平定制的机会，还能显著降低系统总体成本，提高其机械可靠性。
　　机械按键设计相当复杂并且成本不菲。按键间距必须满足热胀和美观等要求，而且按键材料和电气触点必须灵活、可靠和持久。在决定输入按键的最终尺寸和形状时，必须在设计中考虑所有这些因素，以及需要结合采用的组件(譬如电位计)。
　　与此相反的是，电容式触摸系统的设计者可充分利用电容式触摸技术所提供的灵活和超平设计解决方案，以及通过外壳材料感知用户输入的功能，将注意力放在界面要求上，通过软件参数调整组件的行为，不再受制于机械限制。
　　电容式触摸感应控制
　　电容式触摸感应控制是一种人机界面，其中一个触摸板控制器持续不断地测量触摸板的电容。一旦触摸板被触摸，电容上升，且控制器检测到这一变化。相比机械按键而言，触摸板更加可靠、在布局上更加平整和灵活。
　　英飞凌为测量触摸板电容提供三种不同的解决方案：张弛振荡器(Ro)、电荷二次分配(CR)和充电时间测量(CTM)。
　　张弛振荡器
　　高性能8位XC800单片机产品家族的最新成员XC822、XC824、XC835和XC836，拥有一个专用LED和触感控制器模块(LEDTSCU)，最多可在8条通道上实现张弛振荡器拓扑。
　　在RO拓扑中，一个电路在触摸板上生成振荡信号，模块通过统计预定义的单位时间内的振荡次数测定振荡频率。由于频率与电容成反比关系，被触摸的触摸板的振荡频率较低。
　　LEDTSCU定期测量每个触摸板上的振荡频率，测量结果由存放于单片机ROM中的软件库进行进一步的处理。该软件库的自适应平均函数可根据测定结果生成一条移动平均线、并检测电容的变化。所有参数均可由用户调节。
　　为了方便用户，某些变量标记由触感状态机处理，在触摸板被触摸、释放、触摸时间过长或过短，或触摸时间刚好合适的情况下，这些标记将被设置或清除。
　　LEDTScu还可作为一个LED点阵控制器，最多控制64只LED。一个LED点阵由多只LED组成，它们按照不同的布局排列成行和列，由于时间复用特性：每次最多只能有一列LED处于活动状态。
　　触感引脚由LED行共用，触感和LED控制功能以一种时间复用方式被合并在一起。由于所需引脚总数更少，因此可利用一个更小的单片机设计出包含多个触摸按键和LED的触控装置，从而降低占板空间，节省系统总体成本。
　　电荷二次分配(CR)和充电时间测量(CTM)
　　英飞凌XC800系列单片机的所有型号都支持cR和CTM电容测量方法。这两种方法利用单片机的模数转换器(ADC)通道测量触摸板的电容。取决于具体的型号，XC800单片机包含4至8+ADC通道。
　　通过将电荷泵入触摸板和观察电压等级测量电容。触摸板将定期逐一检查。在测量之前，触摸板被放电，ADC中的采样电容器被预先充电，使其电压达到VAREF／2(ADc参考电压的一半)。在进行采样时，从采样电容器对触摸板进行充电，直到电压级别均衡。如果采用的是cR方法，那么该电压等级即是测量结果。触摸板的电容越高，测得的电压等级越低。　如果采用的是CTM方法，在不对触摸板进行放电的情况下重复进行采样，直到电压等级达到预先定义的阈值。测量结果是第一次采样开始至超过阈值的时间间隔，由一个定时器测量。触摸板的电容越高，这个时间越长。
　　每个触摸板的电容被定期测量，结果将由英飞凌提供的一个软件库中的增强型自适应平均数控制函数进行进一步处理。结果将生成一条移动平均线，并且电容变化被测量。所有参数均可由用户调节。
　　取决于手指触摸的性质，变量标记将由一个更新触感状态机设置或清除。利用共享中断控制器，可将CR或CTM方法与RO方法轻松集成在一起。
　　
　　
　　
　　

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