中心議題：

• 超越智能的觸摸傳感解決方案討論

解決方案：

• 學(xué)習并運用電容式觸摸感應
• 采用硬件方案和軟件方案來(lái)解決

電容式的感應產(chǎn)品正在以非?？斓乃俣冗M(jìn)入觸摸感應的整體技術(shù)市場(chǎng)。據預測顯示，2011年的單年觸摸感應半導體需求將達到30億美元。到2011年僅手機應用中的觸摸感應份額將增長(cháng)到4億件。這是一個(gè)非?？捎^(guān)的數字。

電容式觸摸感應

應用最廣的是電阻式的觸摸感應方案，但是電容式的觸摸感應方案擁有增長(cháng)最快的份額。電容式觸摸感應方案之所以是增長(cháng)最快的方案的原因有一下幾點(diǎn)：第一，在各種各樣的便攜式設備中，觸摸感應的方案的應用會(huì )越來(lái)越廣;第二，隨著(zhù)制造成本的降低，電容式的方案會(huì )越來(lái)越多，電容式的方案的可制造性也會(huì )越來(lái)越強，體現在無(wú)論是工業(yè)應用還是便攜式產(chǎn)品的應用;第三，由IPOD效應引發(fā)的其他供應商大量跟進(jìn)電容式觸摸感應方案。

硬件方案和軟件方案

觸摸感應的方案一般用在觸摸面板、觸摸按鍵、觸摸屏這類(lèi)方面。醫療設備、工廠(chǎng)自動(dòng)化、家用電器、汽車(chē)、手持通信設備、電腦外設等等都是飛思卡爾觸摸感應方案包括專(zhuān)用芯片和軟件方案適用的領(lǐng)域。

硬件方案

在選用芯片時(shí)，可以針對不用領(lǐng)域進(jìn)行選擇，比如消費級、工業(yè)級和汽車(chē)級的芯片等。

飛思卡爾的芯片硬件方案主要有MPR121：性能較高，1.71V至3.6V、12 個(gè)電極，鍵盤(pán)、I2C、3mmx3 mm 20QFN封裝;MPR031 ：小型方案，1.71V至2.75V、2 或 3 個(gè)電極，鍵盤(pán)、I2C、2 mmx2 mm 8UDFN 封裝;MPR083/084：基于MCU，1.8V至3.6V、8 個(gè)電極，轉輪和鍵盤(pán)、I2C， 5 mmx5 mm 16QFN;MC33941 ：電場(chǎng)感應產(chǎn)品。

MPR121是飛思卡爾較新的專(zhuān)用的觸摸傳感器。它的明顯優(yōu)勢是功耗比較低，可以到29μA，低電源電流為便攜式應用提供強大的低功耗優(yōu)勢。

達12個(gè)電極的檢測，每個(gè)電極和獨立設置，也可以把12個(gè)電極在內部連接起來(lái)合成一個(gè)虛擬電極，進(jìn)行接近檢測，比如可以把手機拿起來(lái)貼近自己的臉。它可以同時(shí)具備按鍵檢測和接近檢測，工作電壓在1.71V至3.6V，具有在MPR031基礎之上第二代優(yōu)化的內部算法，有獨立的自動(dòng)算法和獨立校準和自動(dòng)配置功能。使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)外部元器件，一個(gè)濾波電容就可以工作了。不需要加其他的元器件就可以工作，使用方便

作為飛思卡爾觸電容式摸傳感器芯片第二代產(chǎn)品MPR121，有智能、靈活、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，有獨立的校準功能，可以簡(jiǎn)化觸摸應用設計。隨著(zhù)采樣率的降低，功耗也可進(jìn)一步降低。智能方面表現在可以對產(chǎn)品自動(dòng)校驗維護。靈活性表現在用戶(hù)使用上功能都是自動(dòng)實(shí)現的，不需要設置，會(huì )根據電極的變化自動(dòng)調整，比如環(huán)境溫度濕度變化時(shí)，并且走線(xiàn)簡(jiǎn)單，使用起來(lái)方便靈活。
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MPR121特性有：支持多達 12 個(gè)觸摸電極，1.71 V 至 3.6 V 的工作電壓，29μA 的平均電源電流。在 64ms 的響應時(shí)間內對所有 12 個(gè)電極進(jìn)行監控。對每個(gè)電極進(jìn)行連續的獨立自動(dòng)校準，每個(gè)電極有各自的觸摸和釋放跳變閾值，可提供回差以及各電極的獨立性?？沈寗?dòng)多達 8 個(gè) LED，或8 個(gè)任意組合的邏輯 I/O。具有3μA 的最大關(guān)斷電流。帶有終端口，可通知主機，比如有按鍵等，帶有 IRQ 輸出的 I2C 接口，可提示電極狀態(tài)的變化3mm×3mm×0.6 mm 20 腳QFN封裝，-40℃到+85℃的工業(yè)級工作溫度范圍。

MPR121如圖1所示。
與此同時(shí)，MPR121還有配套的 Sensor Toolbox 開(kāi)發(fā)工具，如圖2所示。包括MPR121 評估和開(kāi)發(fā)板;基于經(jīng)過(guò)驗證的 KITMPR03x 評估板;無(wú)鉛封裝的 DIP轉換器;一組帶有標準電極連接器的電極樣本。套件中還有評估軟件和下載。

軟件方案

軟件方案可以靈活應用，因為軟件方案并不針對某一個(gè)特定的芯片，可以選用任一個(gè)MCU，只要是MCU適合這個(gè)應用，那這個(gè)軟件方案就可以適合這個(gè)應用，所以是非常靈活的。

觸摸感應軟件套件特征有：1.8V至5.5V，64 個(gè)電極，鍵盤(pán)、滑條、轉輪、矩陣與觸摸板、I2C、LIN、CAN、SPI、USB、所有的 S08 封裝選項。 [page]
目前使用的是觸摸感應軟件版本1.0，還會(huì )推出觸摸感應軟件版本2.0，3.0，4.0。還陸續會(huì )推出薄膜概念方案、電感式概念方案、電阻式觸摸屏方案、多點(diǎn)觸摸概念方案等。
由于是用MCU實(shí)現檢測的，所以MCU的其他功能就能得到充分使用，并與感應檢測同時(shí)協(xié)同工作，比如外部的LCD驅動(dòng)、LED驅動(dòng)、其他的外設，比如蜂鳴器、ADC和其他的傳感器，都可以同時(shí)用來(lái)工作。

飛思卡爾觸摸軟件感應套件可將任何8位S08 MCU用作觸摸傳感器。TSS (Touch Sensing Software)能簡(jiǎn)化用戶(hù)對接口的設計，讓客戶(hù)能夠在 10 分鐘內從零開(kāi)始，開(kāi)發(fā)出一個(gè)應用。TSS 能夠讓用戶(hù)界面獲得提升，可避免機械損耗和破壞的影響，增加產(chǎn)品的使用壽命，而且還讓設計人員獲得更大的靈活性，因為他們可以隨意選擇使用任意一款的飛思卡爾MCU。TSS 是免費的軟件，帶有低成本的開(kāi)發(fā)工具，允許設計人員針對其應用選擇最佳的 MCU 器件，并為他們多節省一個(gè)傳感器 IC 的成本。

觸摸感應軟件套件解決方案的具體實(shí)現結構框圖如圖3所示?？梢赃x擇不同的鍵盤(pán)類(lèi)型、鍵盤(pán)數量和不同的MCU。若MCU的引腳有多余就可以利用來(lái)做電極。
主要是用到MCU的內部的一些運算，用軟件的方法實(shí)現檢測，主要結構在軟件算法，包括按鍵矩陣、轉輪、滑條、鍵盤(pán)，有各種各樣不同的算法來(lái)實(shí)現不同的按鍵類(lèi)型檢測。軟件界面更加炫目，能以較低功耗實(shí)現接口方案。軟件的解決方案面向應用，所以對API的接口設計充分，用戶(hù)可以簡(jiǎn)單地應用到這些軟件方案，與庫文件進(jìn)行接口。在方案中，考慮到各種按鍵的使用中情況，包括噪聲抑制的算法，有內部的優(yōu)化的緩存結構，支持64個(gè)電極任意排列的組合?？梢栽谶\行的同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉任一個(gè)按鍵，并有自動(dòng)重復等自動(dòng)實(shí)現的算法，比如對粘滯按鍵、斷路按鍵、亂按鍵的情況都有響應的自動(dòng)算法處理。