【導讀】設計人員所面臨的挑戰是，由于已經(jīng)有了智能手機體驗，用戶(hù)期待這些產(chǎn)品能有同樣高性能的觸控用戶(hù)界面。如果觸控界面對輸入響應延遲太長(cháng)、無(wú)法對多次觸摸做出一致的響應、或者被觸控界面上的水干擾，無(wú)疑會(huì )讓用戶(hù)對設備的信任大打折扣。
為應對這一挑戰，瑞薩電子推出了RL78/G23、RX140、RX130、RA2L1、RA2E1等多個(gè)入門(mén)級系列通用MCU，它們通過(guò)硬件實(shí)現了第二代瑞薩電容式觸摸感應技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)CTSU2）。
CTSU2除了支持Button、Slider、Wheel等傳統的觸摸方式之外，還能夠執行觸控界面的接近式傳感、快速并行掃描、自動(dòng)掃描、多電極連接，從而實(shí)現觸摸板、3D手勢識別等高級應用。
下面簡(jiǎn)要介紹瑞薩電容式觸摸感應技術(shù)CTSU2的互容式檢測原理
互容式概述
互電容方式中的按鍵電極具有優(yōu)異的防水性能、支持矩陣結構，以及許多其他自電容所不具備的功能。然而，互電容需要復雜的按鍵電極配置和布線(xiàn)，使得靈敏度調節難以實(shí)現。設計布局圖案時(shí)，必須考慮每種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，與自電容方式不同，當面板厚度低于指定水平時(shí)，靈敏度會(huì )降低。在確定面板厚度時(shí)，設計人員必須仔細考慮按鍵電極配置。
圖1-1所示為電極中產(chǎn)生的互電容?；ル娙莘绞降奶匦允莾蓚€(gè)不同導體之間會(huì )產(chǎn)生寄生電容Cm?；ル娙菔桨存I包括連接到電容傳感器的兩個(gè)電極，即接收器電極RX和發(fā)射器電極TX。Tx受到脈沖驅動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生電場(chǎng)，電荷也在Cm中積累。當手指接近電極時(shí)，手指與電極之間會(huì )產(chǎn)生寄生電容Cf，Cm和Cf并聯(lián)。由于Tx的驅動(dòng)能量是恒定的，因此電荷量不會(huì )改變。因此，Cm和Cf上的電荷消除后，Cm電荷也會(huì )減少。通過(guò)設置Cf增加量的閾值，可以確定觸摸按鍵是處于“打開(kāi)”還是“關(guān)閉”狀態(tài)。請注意，如果手指直接接觸電極，則會(huì )導致電極短路，并且無(wú)法再測量電容。通常，電極和手指之間有幾毫米厚的覆蓋面板。
圖1-1 互電容電極示意圖
CTSU互電容方式檢測原理
圖2-1所示為互電容方式的CTSU內部配置概覽。CTSU輸出與連接到電極的Rx和Tx的互電容成反比的數字計數，并通過(guò)軟件判斷觸摸按鍵是處于“打開(kāi)”還是“關(guān)閉”狀態(tài)。為測量所連接的兩個(gè)電極上存在的電容Cm，CTSU通過(guò)反轉脈沖輸出和開(kāi)關(guān)電容之間的相位關(guān)系來(lái)獲得Cm，同時(shí)測量?jì)纱巫噪娙?，然后通過(guò)軟件計算兩個(gè)值的差值。
圖2-1 互電容方式的內部配置概覽
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