英飛凌的低成本電容式觸控解決方案

觸摸按鍵、觸摸滑條和滾輪在最新的人機界面(HMI)設計中日益普及。利用電容式觸摸技術創建這些輸入裝置，能夠為用戶帶來靈活性，為其提供實現高水平定制的機會，還能顯著降低系統總體成本，提高其機械可靠性。

機械按鍵設計相當復雜并且成本不菲。按鍵間距必須滿足熱脹和美觀等要求，而且按鍵材料和電氣觸點必須靈活、可靠和持久。在決定輸入按鍵的最終尺寸和形狀時，必須在設計中考慮所有這些因素，以及需要結合采用的組件(譬如電位計)。

與此相反的是，電容式觸摸系統的設計者可充分利用電容式觸摸技術所提供的靈活和超平設計解決方案，以及通過外殼材料感知用戶輸入的功能，將注意力放在界面要求上，通過軟件參數調整組件的行為，不再受制于機械限制。

電容式觸摸感應控制

電容式觸摸感應控制是一種人機界面，其中一個觸摸板控制器持續不斷地測量觸摸板的電容。一旦觸摸板被觸摸，電容上升，且控制器檢測到這一變化。相比機械按鍵而言，觸摸板更加可靠、在布局上更加平整和靈活。

英飛凌為測量觸摸板電容提供三種不同的解決方案：張弛振蕩器(Ro)、電荷二次分配(CR)和充電時間測量(CTM)。

張弛振蕩器

高性能8位XC800單片機產品家族的最新成員XC822、XC824、XC835和XC836，擁有一個專用LED和觸感控制器模塊(LEDTSCU)，最多可在8條通道上實現張弛振蕩器拓撲。

在RO拓撲中，一個電路在觸摸板上生成振蕩信號，模塊通過統計預定義的單位時間內的振蕩次數測定振蕩頻率。由于頻率與電容成反比關系，被觸摸的觸摸板的振蕩頻率較低。

LEDTSCU定期測量每個觸摸板上的振蕩頻率，測量結果由存放于單片機ROM中的軟件庫進行進一步的處理。該軟件庫的自適應平均函數可根據測定結果生成一條移動平均線、并檢測電容的變化。所有參數均可由用戶調節。

為了方便用戶，某些變量標記由觸感狀態機處理，在觸摸板被觸摸、釋放、觸摸時間過長或過短，或觸摸時間剛好合適的情況下，這些標記將被設置或清除。

LEDTScu還可作為一個LED點陣控制器，最多控制64只LED。一個LED點陣由多只LED組成，它們按照不同的布局排列成行和列，由于時間復用特性：每次最多只能有一列LED處于活動狀態。

觸感引腳由LED行共用，觸感和LED控制功能以一種時間復用方式被合并在一起。由于所需引腳總數更少，因此可利用一個更小的單片機設計出包含多個觸摸按鍵和LED的觸控裝置，從而降低占板空間，節省系統總體成本。

電荷二次分配(CR)和充電時間測量(CTM)

英飛凌XC800系列單片機的所有型號都支持cR和CTM電容測量方法。這兩種方法利用單片機的模數轉換器(ADC)通道測量觸摸板的電容。取決于具體的型號，XC800單片機包含4至8+ADC通道。

通過將電荷泵入觸摸板和觀察電壓等級測量電容。觸摸板將定期逐一檢查。在測量之前，觸摸板被放電，ADC中的采樣電容器被預先充電，使其電壓達到VAREF／2(ADc參考電壓的一半)。在進行采樣時，從采樣電容器對觸摸板進行充電，直到電壓級別均衡。如果采用的是cR方法，那么該電壓等級即是測量結果。觸摸板的電容越高，測得的電壓等級越低。 如果采用的是CTM方法，在不對觸摸板進行放電的情況下重復進行采樣，直到電壓等級達到預先定義的閾值。測量結果是第一次采樣開始至超過閾值的時間間隔，由一個定時器測量。觸摸板的電容越高，這個時間越長。

每個觸摸板的電容被定期測量，結果將由英飛凌提供的一個軟件庫中的增強型自適應平均數控制函數進行進一步處理。結果將生成一條移動平均線，并且電容變化被測量。所有參數均可由用戶調節。

取決于手指觸摸的性質，變量標記將由一個更新觸感狀態機設置或清除。利用共享中斷控制器，可將CR或CTM方法與RO方法輕松集成在一起。