觸控MCU與觸控IC的對比分析

作者 王志東 瑞薩電子中國通用解決方案中心應(yīng)用工程部高級專家

摘要：以Rx130 觸控 MCU為例，綜合應(yīng)用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用環(huán)境、觸控性能要求、開發(fā)/調(diào)試周期、成本等諸多因素做分析了觸控 MCU 和觸控IC的各自優(yōu)點(diǎn)。

　　推介觸控 MCU給客戶時，經(jīng)常會有這樣的反饋：我們曾使用觸控 IC，簡單易用。那么，觸控 MCU和觸控 IC究竟哪個是正確的選擇呢?單純從它們的自身功能特點(diǎn)而言，無法斷言孰優(yōu)孰劣。只能說，某些應(yīng)用更適合使用觸控 IC，而有些應(yīng)用更適合使用觸控 MCU。

1 初次建立觸控應(yīng)用程序的工作負(fù)荷及調(diào)試難度

　　從初次建立觸控應(yīng)用程序的工作負(fù)荷及調(diào)試難度對比二者的不同。使用觸控 IC和觸控 MCU應(yīng)用方案中軟、硬件組成示意圖，如圖1所示。

　　使用觸控 IC的應(yīng)用方案中，主控MCU和觸控 IC 之間的數(shù)據(jù)交換，通常是通過串行接口(例如，I2C、SPI)實(shí)現(xiàn)的。因此，用戶需要開發(fā)相應(yīng)的通訊程序，執(zhí)行數(shù)據(jù)的交換。無論是利用主控MCU的硬件串行接口，還是使用軟件模擬串行協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，都增加了軟件開發(fā)的負(fù)荷。特別是在調(diào)試初期，如果主控MCU不能正確檢測到觸控動作，需要判斷故障源是觸控 IC異常，或者是通訊程序異常，還是主控MCU側(cè)檢測程序的錯誤。因此，很大程度上增加了軟件調(diào)試的難度。而使用Rx130的應(yīng)用方案，用戶僅需要將開發(fā)工具Workbench生成的觸控 程序，集成到應(yīng)用方案的軟件項(xiàng)目中。Rx130簡單地調(diào)用觸控 API接口函數(shù)，讀取MCU RAM中的標(biāo)志，即可完成觸控 有/無的判斷。此外，Workbench 生成的觸控程序，通常是基于用戶的目標(biāo)電路板、并完成了初步Tuning 生成的。因此，其正確性是毋庸置疑的。即使整機(jī)調(diào)試過程中發(fā)生故障，僅需要檢查、修改主控程序，從而減少了調(diào)試內(nèi)容，利于調(diào)試過程中故障源的定位和故障排除。

2 觸控參數(shù)精細(xì)化

　　從觸控參數(shù)(例如，靈敏度)精細(xì)化的角度，對比二者的不同。觸控 IC通常內(nèi)置了缺省的參數(shù)，如果主控MCU的檢測程序和通訊程序正確，那么MCU和觸控 IC連通后，即可判斷觸控有/無的判斷。從這一點(diǎn)出發(fā)，觸控 IC具有優(yōu)越性。但是，缺省參數(shù)是確定的，而用戶的應(yīng)用方案是千差萬別的。因此，很多情況下需要對觸控 參數(shù)做精細(xì)化調(diào)整，以優(yōu)化應(yīng)用方案的觸控性能。優(yōu)化觸控 IC的工作環(huán)境如圖2所示。

　　如圖2所示，Tuning軟件使用串行接口實(shí)現(xiàn)觸控參數(shù)的調(diào)整，并將優(yōu)化后的參數(shù)通過串行接口寫入到觸控 IC。為了驗(yàn)證更新后的參數(shù)在應(yīng)用系統(tǒng)中的整體性能，需要連接主控MCU和觸控 IC，并運(yùn)行MCU中的控制程序。但是，調(diào)試工具和主控MCU共用觸控 IC的串行接口，因此，需要切斷和調(diào)試工具的連接，并將串行接口切換到主控MCU。換言之，在驗(yàn)證參數(shù)整體性能時，無法通過調(diào)試工具的GUI，直觀監(jiān)測參數(shù)調(diào)整后的效果。

　　調(diào)整Rx130應(yīng)用方案的環(huán)境如圖3所示。由于Rx130利用內(nèi)置的觸控模塊檢測觸控動作，用于通訊的串行接口(例如，UART)僅用于和調(diào)試工具Workbench通訊，因此，即使在Rx130運(yùn)行程序、驗(yàn)證參數(shù)的過程中，仍然可以通過串行接口，將當(dāng)前參數(shù)的觸控效果反映到Workbench的GUI界面，方便用戶直觀地觀測到參數(shù)調(diào)整后的效果。

3 程序燒寫成本

　　從程序燒寫的成本，比較二者的不同。如圖4所示，如果用戶不使用觸控 IC的缺省參數(shù)，而是使用結(jié)合具體應(yīng)用方案優(yōu)化后的參數(shù)，那么需要通過編程器將最新的參數(shù)固化到觸控 IC。特別是批量生產(chǎn)時，增加了燒錄觸控 IC的額外成本。而右圖所示的Rx130方案中，僅需要將應(yīng)用程序燒錄到Rx130中。

4 LED驅(qū)動

　　從LED驅(qū)動的角度，比較二者的異同。通常，觸控 IC內(nèi)置了LED Driver。如果應(yīng)用方案中需要使用LED表示觸控動作的有/無，并且應(yīng)用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求LED緊鄰觸控電極，如圖5所示，那么使用觸控 IC更方便PCB的Layout。

　　但是，并非所有的應(yīng)用產(chǎn)品，都需要使用LED表示觸控動作的有/無，例如，簡易的觸控 Pad。此時，使用Rx130等觸控 MCU是更合適的選擇，因?yàn)闊o需支付使用觸控 IC 中所含LED Driver的隱性費(fèi)用?；蛘咴诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，需要將表示觸控動作有/無的LED遠(yuǎn)離觸控電極，那么也建議使用觸控 MCU，因?yàn)橛|控 MCU通常有更多的引腳可供選擇，方便優(yōu)化PCB Layout。

5 結(jié)論

　　本文以Rx130 觸控 MCU為例，簡單分析了觸控 MCU 和 觸控 IC的各自優(yōu)點(diǎn)。用戶在開發(fā)具體的應(yīng)用產(chǎn)品時，究竟選擇觸控 IC，還是觸控 MCU，不僅考慮觸控產(chǎn)品自身的功能特點(diǎn)，而是綜合應(yīng)用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用環(huán)境、觸控性能要求、開發(fā)/調(diào)試周期、成本等諸多因素做出的判斷。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第5期第65頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。