- 超越智能的觸摸傳感解決方案討論
- 學習并運用電容式觸摸感應
- 采用硬件方案和軟件方案來解決
電容式的感應產品正在以非常快的速度進入觸摸感應的整體技術市場。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到4億件。這是一個非常可觀的數字。
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最快的份額。電容式觸摸感應方案之所以是增長最快的方案的原因有一下幾點：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越來越廣;第二，隨著制造成本的降低，電容式的方案會越來越多，電容式的方案的可制造性也會越來越強，體現在無論是工業應用還是便攜式產品的應用;第三，由IPOD效應引發的其他供應商大量跟進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、觸摸屏這類方面。醫療設備、工廠自動化、家用電器、汽車、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用芯片和軟件方案適用的領域。
硬件方案
在選用芯片時，可以針對不用領域進行選擇，比如消費級、工業級和汽車級的芯片等。
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 個電極，鍵盤、I2C、3mmx3 mm 20QFN封裝;MPR031 ：小型方案，1.71V至2.75V、2 或 3 個電極，鍵盤、I2C、2 mmx2 mm 8UDFN 封裝;MPR083/084：基于MCU，1.8V至3.6V、8 個電極，轉輪和鍵盤、I2C， 5 mmx5 mm 16QFN;MC33941 ：電場感應產品。
MPR121是飛思卡爾較新的專用的觸摸傳感器。它的明顯優勢是功耗比較低，可以到29μA，低電源電流為便攜式應用提供強大的低功耗優勢。
達12個電極的檢測，每個電極和獨立設置，也可以把12個電極在內部連接起來合成一個虛擬電極，進行接近檢測，比如可以把手機拿起來貼近自己的臉。它可以同時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基礎之上第二代優化的內部算法，有獨立的自動算法和獨立校準和自動配置功能。使用起來非常簡單，只需要一個外部元器件，一個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品MPR121，有智能、靈活、低功耗的優點，有獨立的校準功能，可以簡化觸摸應用設計。隨著采樣率的降低，功耗也可進一步降低。智能方面表現在可以對產品自動校驗維護。靈活性表現在用戶使用上功能都是自動實現的，不需要設置，會根據電極的變化自動調整，比如環境溫度濕度變化時，并且走線簡單，使用起來方便靈活。
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MPR121特性有：支持多達 12 個觸摸電極，1.71 V 至 3.6 V 的工作電壓，29μA 的平均電源電流。在 64ms 的響應時間內對所有 12 個電極進行監控。對每個電極進行連續的獨立自動校準，每個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。可驅動多達 8 個 LED，或8 個任意組合的邏輯 I/O。具有3μA 的最大關斷電流。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，可提示電極狀態的變化3mm×3mm×0.6 mm 20 腳QFN封裝，-40℃到+85℃的工業級工作溫度范圍。
MPR121如圖1所示。
圖1 MPR121
與此同時，MPR121還有配套的 Sensor Toolbox 開發工具，如圖2所示。包括MPR121 評估和開發板;基于經過驗證的 KITMPR03x 評估板;無鉛封裝的 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特定的芯片，可以選用任一個MCU，只要是MCU適合這個應用，那這個軟件方案就可以適合這個應用，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 個電極，鍵盤、滑條、轉輪、矩陣與觸摸板、I2C、LIN、CAN、SPI、USB、所有的 S08 封裝選項。
圖2 MPR121配套的Sensor Toolbox開發工具
目前使用的是觸摸感應軟件版本1.0，還會推出觸摸感應軟件版本2.0，3.0，4.0。還陸續會推出薄膜概念方案、電感式概念方案、電阻式觸摸屏方案、多點觸摸概念方案等。
由于是用MCU實現檢測的，所以MCU的其他功能就能得到充分使用，并與感應檢測同時協同工作，比如外部的LCD驅動、LED驅動、其他的外設，比如蜂鳴器、ADC和其他的傳感器，都可以同時用來工作。
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)能簡化用戶對接口的設計，讓客戶能夠在 10 分鐘內從零開始，開發出一個應用。TSS 能夠讓用戶界面獲得提升，可避免機械損耗和破壞的影響，增加產品的使用壽命，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，帶有低成本的開發工具，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傳感器 IC 的成本。
觸摸感應軟件套件解決方案的具體實現結構框圖如圖3所示。可以選擇不同的鍵盤類型、鍵盤數量和不同的MCU。若MCU的引腳有多余就可以利用來做電極。
圖3 觸摸感應軟件套件解決方案結構框圖
主要是用到MCU的內部的一些運算，用軟件的方法實現檢測，主要結構在軟件算法，包括按鍵矩陣、轉輪、滑條、鍵盤，有各種各樣不同的算法來實現不同的按鍵類型檢測。軟件界面更加炫目，能以較低功耗實現接口方案。軟件的解決方案面向應用，所以對API的接口設計充分，用戶可以簡單地應用到這些軟件方案，與庫文件進行接口。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，有內部的優化的緩存結構，支持64個電極任意排列的組合。可以在運行的同時開啟或關閉任一個按鍵，并有自動重復等自動實現的算法，比如對粘滯按鍵、斷路按鍵、亂按鍵的情況都有響應的自動算法處理。
