CapSense触碰磁感应技术性是Cypress半导体材料应用CY8C21x34系列PSoC集成ic研发的、用以触控式功能键、触控式下拉列表（Slider）、触控式平板电脑（Touchpad）的触碰磁感应技术性。它运用PSoC的CY8C21x34系列集成ic一些独有的資源，依据电容器磁感应的机理和松驰振荡器的技术性完成触碰磁感应。差别于别的触碰磁感应技术性，CapSense技术性具备基本上不用外场元器件，每一个功能键的敏感度可独立调节，一个集成ic可与此同时执行触好几个触控式功能键和触控式下拉列表等优势。可用作各种各样电器产品替代传统的的轻按功能键和薄膜键盘。一样它也适合在时尚潮流的智能手机应用。文中详细介绍CapSense技术性的基本概念及其它在手机中的运用。

一、 CapSense技术性的基本概念

CapSense技术性是依据电容器磁感应的机理和松驰振荡器来完成触碰磁感应。我们知道PCB板上邻近的电线或铜泊中间存有分布电容Cp。当有手指头贴近或触碰铜泊时，等同于额外了2个电容器，这两个电容器等效于串联在Cp上的一个电容器Cf。假如在手指头与铜泊中间有不导热的物质，它将危害Cf。物质越厚、物质的相对介电常数εr越小，对它的危害就越大。为了更好地检验Cp和Cp的转变 Cf大家用图3所显示的电源电路对其执行实际操作。图上左半边是一个松驰振荡器，它的运行环节是如此的：应用直流电源以iCHARGE电流量对Cp电池充电，当Cp上的工作电压升高并恰好超出电压比较器的方向键入端工作电压VBG（1.3V）时，电压比较器旋转到上拉电阻，操纵复位开关合闭，Cp快速充放电到零。电压比较器旋转修复到低电频，直流电源以iCHARGE电流量再对Cp电池充电… 这一全过程循环往复，产生波动。而波动的周期时间近似于电池充电的时长为：

tCHARGE=CpVBG/iCHARGE

图上右半边是一个间距电子计数器。它由一个8位的PWM和一个16位的计时器构成。它执行一段间隔时间（PWM的Duty）里16位的计时器系统对数字时钟的记数。PWM的键入来源于电压比较器的輸出，16位的计时器被设成捕获计时器，它的键入来源于系统软件数字时钟SYSCLK。当PWM进到Duty情况时运行16位的计时器工作中，当PWM的Duty情况完毕时捕获16位的计时器的记数。这一记数的数值：

n = NPERIODS.tCHARGE.SYSCLK

在其中NPERIODS为当PWM为Duty情况时松驰振荡器的波动频次，它的值被设成PWM的周期时间值减2。将tCHARGE=CpVBG/iCHARGE带入上式有：

n = NPERIODS.CpVBG.SYSCLK/iCHARGE

当别的值都被固定不动之后n和Cp有唯一明确的关联。如果有手指头触碰时，Cp将转变 到Cp Cf，而n将由n1转变 到n2：

⊿n = n2 – n1

当⊿n超过事先制定的阈值时，就可以说明有手指头触碰。图4是无手指头触碰和有手指头触碰相匹配松驰振荡器的波形图和PWM及计时器计标值变动的平面图。

二．CapSense技术性的执行

CapSense所须要的自然资源包含松驰振荡器和间距计时器所有都被包括在PSoC集成ic里，集成ic外场不用一切元器件。为了更好地执行CapSense，PSoC的集成化对外开放自然环境（IDE）Designer4.2早已为CY8C21x34集成ic 创建了CSR控制模块，根据对CSR控制模块的系统配置解析函数的启用能够来执行CapSense。

1. CSR控制模块的配备

在IDE的元器件编写情况，挑选并置放CSR控制模块后，激话CSR控制模块导向器（图4），在CSR控制模块导向器中还可以设定多少个触摸开关及其每一个功能键所相对应的引脚；还可以与此同时设定一个或2个下拉列表（Slider）及其下拉列表由好多个磁感应块构成和他们所相对应的引脚。下拉列表的像素能够超过构成它功能键的数量，它也在这儿被设置。

在控制模块的基本参数对话框，能够设定CSR控制模块的工作模式（周期时间或頻率）、手指头数据信号的阈值、噪音讯号的阈值、基本上线调整的速度和抗ESD数据信号的周期时间。当全部设定成功之后，点一下Generate Device Application按键，就可以自动生成CSR控制模块相关的程序流程供可执行程序启用。

2. 好多个重要涵数的启用

下边是CSR控制模块的一些重要涵数：

void CSR_Start（）；

void CSR_Stop（）；

CSR_SetDacCurrent（BYTE bValue， BYTE bRange）；

CSR_SetScanSpeed（BYTE bDivider）；

void CSR_StartScan（bStrtSw， bSwCnt， bMode）；

BYTE CSR_GetScanStatus（）；

BYTE CSR_iReadSwitch（Byte bSwitch）；

CSR_bUpdateBaseline（bSwGroup）；

BYTE CSR_bGetCentroidPos（bSwGroup）；

CSR_Start和CSR_Stop分别是开启和终止CSR控制模块。CSR_SetDacCurrent用以设置给Cp电池充电的直流电源的尺寸，bValue， bRange主要参数用以分二级设置直流电源的值。CSR_SetScanSpeed用以设定PWM的周期时间值，其主要参数bDivider的值减2为PWM的Duty值。上边2个涵数的基本参数的调节能够调整触摸开关和触碰下拉列表的精确度和扫描仪周期时间。CSR_StartScan用以运行扫描仪，bStrtSw， bSwCnt， bMode主要参数各自用以设定第一个扫描仪的键的键号、次序扫描仪键的数目和扫描仪的方法，扫描仪的方法有人下单次扫描仪和持续扫描仪二种方法。？CSR_GetScanStatus函数回到扫描仪的情况，CSR_iReadSwitch涵数获得扫描仪的效果即计时器的计标值。

CSR_bUpdateBaseline是一个关键而有各种功能性的涵数。针对每一个触碰磁感应键，都是有一个Baseline用以追踪在沒有手指头触碰时的计时器的计标值，它是根据将每一次扫描仪获得的计时器的计标值做IIR过滤并合乎相关标准后才作调整。做为误差较为的基准点，每一次扫描仪获得的计时器的计标值都需要和它较为获得误差，该误差再和手指头数据信号的阈值较为以判断有没有手指头触碰。主要参数bSwGroup可选择0，1和2，说明此次启用是调整触摸开关或是第一或第二下拉列表。传参是0或1，说明无或有手指头触碰。除开执行之上作用外，该涵数还需要进行峰值检测和ESD检验。用以提升检测的特性。

3．手指头在下拉列表上的精准定位

下拉列表一般被制成锯齿状排序，每一个锯齿状条相匹配一个磁感应块，当手指头触碰下拉列表或在其上运动时，某一时时刻刻会几个持续的磁感应块被磁感应（如图所示6），手指头正中间相匹配的磁感应块磁感应量较大，两侧次序下降。这就可以用重心点法来明确手指头在下拉列表上的部位，式（2）是

管理中心法的计算方法。用这个方法精准定位的一起还可以提升位置定位的精密度，CSR控制模块容许下拉列表的较大屏幕分辨率是（下拉列表上磁感应片数-1）*15.94。屏幕分辨率的增强使它能够运用在必须高像素的场所。涵数CSR_bGetCentroidPos（bSwGroup）用以测算手指头在下拉列表上的精确定位并回到精准定位值。bSwGroup挑选1（第一个下拉列表）和2（第二个下拉列表）。

三．手机上中应用CapSense技术性

CapSense技术性因为它的众多优点早已被应用在手机上。在手机上触摸开关能够替代传统的的轻按功能键，下拉列表能够用以调整声音或在菜谱上挪动鼠标光标。因为沒有机械设备的操作和偏移，触控式功能键和下拉列表的使用寿命要更长期，与此同时这个方法也给手机上的外观和工业产品设计产生大量的遐想的空间和充分发挥空间，使手机上变的更时尚潮流。但区分于别的运用，CapSense技术性在手机中应用有其特性必须特别关心。

手机上的功能键一般非常小，因此有一些用以磁感应手指头的铜泊总面积会不大，这将危害手指头磁感应的敏感度。因此一般规定，磁感应表面的土壤层应尽可能薄，土壤层的壁厚能够调节在0.2~1.5mm之内。而土壤层的资料应尽可能挑选相对介电常数较为高的塑胶、聚脂或有机玻璃板这些。在印制电路板上，磁感应手指头的铜泊总面积应尽可能做大，而用以投影led背光的孔应尽可能小。印制电路板上的铺装应放到最底层并且用30~60%网格图做为铺装。以保证 每一个磁感应块有适合的Cp和充足的敏感度。

手机上选用充电电池供电系统，续航是手机上主要的性能指标之一。休眠时，PSoC集成ic能够根据SLEEP方法降低功耗。SLEEP降低功耗有俩种方法：IDLE方法和深层SLEEP方法。前面一种运用PSoC的SLEEP计时器在设置的一段时间内（如125mS）全自动唤起PSoC后扫描仪全部磁感应块一次，要是没有一切触碰，则再一次进到SLEEP。不然，激话PSoC。这类形式是选用间歇性扫描仪方法来减少休眠时的大概功能损耗，可用功能键较为少的状况。后面一种是SLEEP计时器全自动唤起PSoC后查验由主控芯片端根据I/O口设置的电压数据信号，以确定是再次SLEEP或是激话PSoC。这类形式可使休眠时的PSoC功能损耗降低到4uA。可可用对功率规定很高的手机上。

手机上在拔打电话的时候会造成较强的射频信号。这类射频信号对CapSense会造成明显的影响和危害。它需要根据硬件配置和系统两层面采取一定的有效措施加以解决。硬件配置采用的对策包含集成ic和接地线有效的合理布局、芯片上未采用的引脚务必接地装置、在磁感应PCB的后面应用锡箔多方面屏蔽掉，必需的过程中能够在一些键入引脚上和I2C键入端串连300~500欧姆的电阻器。手机软件上采用的具体措施主要是对显著出现异常的信息实现判定并进行挑选和过滤。

ESD检测是手机上务必检测的新项目，一般在手机上它需要能承担10KV之上的静电感应冲击性。CapSense 技术性选用电容器磁感应基本原理，或是有可能遭受静电感应的影响。静电感应对CapSense的影响一般有其显著的特点，在CSR控制模块中，涵数 CSR_bUpdateBaseline（bSwGroup）早已对受典型性的静电干扰数据信息执行了过虑和解决。并有过虑的技术参数可供客户挑选。硬件配置上还可以采用一些对策还可以合理地避免静电干扰。如功能键周边能够设定接地装置环城路；提升控制面板和机壳的封密水平。射频连接器接地线的稳定联接；确保静电感应有合理的释放出来途径。

四、结语

CapSense触碰磁感应技术性是一种合理而便于应用的触碰磁感应技术性。它所出示的CSR控制模块包含硬件配置结构和手机软件API涵数，使客户非常容易入门。它不但能够用以功能键的触碰磁感应，与此同时也能用以下拉列表的触碰磁感应运用，有关API函数能够同时得出手指头在触碰区的键值与在触碰下拉列表上的部位值。因为CSR控制模块是可结构硬件配置和系统的融合，促使它在键的总数、敏感度的调整、下拉列表的挑选是否等领域给客户非常大的协调性和室内空间。它的外部元器件非常少，集中体现了PSoC集成ic的优点，减少了使用者的系统软件成本费。

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