基于PSoC的CapSense方案可簡化電容性觸摸感測設(shè)計

由于可通過厚度各異的玻璃或塑料表層感測手指的存在，電容性觸摸感測技術(shù)為眾多應(yīng)用領(lǐng)域（包括工業(yè)和白色家電）的人機界面增加了堅固性。筆記本電腦采用的觸摸板就是人們最為熟知的電容性觸摸感測實例。近年來，多款暢銷的MP3播放機也已開始采用電容性觸摸感測技術(shù)提供簡易導(dǎo)航，并普及電容性觸摸感測輸入法。

　　不過，該技術(shù)的傳統(tǒng)實現(xiàn)方法采用靈活性欠佳、高成本的模塊型設(shè)計解決方案，并涉及使用授權(quán)等問題。為解決這些問題，賽普拉斯半導(dǎo)體公司推出了一款名為CapSense的新型設(shè)計方法，消除了模塊的“黑匣子”障礙，可實現(xiàn)迄今為止成本最低的解決方案。

　　圖1：簡單的電容性開關(guān)。

　　有些觸摸感測技術(shù)看起來與電容性觸摸感測技術(shù)很相似（例如，電阻性薄膜和場效應(yīng)等），但最終的性能對比卻顯現(xiàn)出不足。電阻性薄膜測量的是覆蓋在顯示屏上的兩個電阻性薄板之間的電壓變化，電阻性薄膜不僅價格昂貴，而且容易磨損，使用壽命不長。

　　而場效應(yīng)則是檢測電場的變化，這種變化會在存在導(dǎo)電元件時發(fā)生。目前，場效應(yīng)實現(xiàn)方案的造價非常昂貴，因為它需要一個系統(tǒng)控制器，而且每個開關(guān)都將增設(shè)一個IC。由于每個IC傳感器都必須與附近的傳感器隔離開，因此，場效應(yīng)設(shè)計欠缺靈活性，存在一定的局限性，實際上不可能實現(xiàn)具有任何有效分辨率指標的滑塊和觸摸板。場效應(yīng)實現(xiàn)方案在制造過程中常常需要進行成本高昂的開關(guān)校準。

　　與上述兩種觸摸感測技術(shù)相比，電容性觸摸感測的靈活性要高得多，而且成本也低得多。其基本原理是：導(dǎo)電元件的接入使電容性開關(guān)上的充電電壓發(fā)生改變。（最簡單的電容性開關(guān)只包括兩個相鄰的導(dǎo)電板，如圖1所示）。這種實測的電容變化量可被用來提供許多高度靈活的輸入配置，例如從按鈕、滑塊和觸摸板到面向安全應(yīng)用的鄰近探測器等。

　　基于PSoC的CapSense方案

　　CapSense基于賽普拉斯的PSoC混合信號陣列技術(shù)。通過與特定客戶（這些客戶的應(yīng)用需要一種靈活的單一IC架構(gòu)，能以比模塊型解決方案更低的成本、更高的靈活性方便地集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中的）的密切合作，賽普拉斯的PSoC設(shè)計團隊最終實現(xiàn)了獨特的CapSense方案。

　　圖2：張弛振蕩器方框圖

　　采用模塊型解決方案時，客戶不得不為模塊供應(yīng)商所做的模塊重新設(shè)計支付費用。因此嵌入式產(chǎn)品工程師迫切需要一種新方法，以便能夠通過提供用于快速實現(xiàn)獨特解決方案的方法來獲得主動權(quán)。這種具有獨特可配置性的PSoC架構(gòu)和新型直觀軟件工具共同實現(xiàn)了CapSense方案。

　　CY8C21x34和CY8C24794 PSoC器件均包括一個可由DAC來調(diào)節(jié)的電流源、比較器和復(fù)位開關(guān)的自動連接，以及一個獨特的模擬多路復(fù)用總線。該模擬多路復(fù)用總線使得所有的被測通道都能由一個共用的比較器和電流源來運行。這就是說：CY8C21x34器件的每一個IO（共28個IO）以及CY8C24794器件中的48個IO均可被用于CapSense開關(guān)。相比之下，同類競爭解決方案則往往需要采用多路復(fù)用器和多個IC才能提供數(shù)量相當?shù)拈_關(guān)。而PSoC的集成能力更加出色，而且節(jié)省了大量的BOM成本。

　　PSoC架構(gòu)不僅具有優(yōu)越的電容性觸摸感測適應(yīng)性，而且