隨著科技的發(fā)展，人機(jī)交互也從實(shí)體按鍵演變到虛擬按鍵。虛擬按鍵已經(jīng)影響到我們生活的各個(gè)方面，觸屏手機(jī)的出現(xiàn)已經(jīng)深深地改變了人們的生活。觸摸按鍵有著不怕磨損、不受溫濕度影響、防水保護(hù)和成本低廉等優(yōu)勢(shì)，且面板圖案的大小和形狀可靈活設(shè)計(jì)，外型美觀、時(shí)尚、不褪色，不變形，經(jīng)久耐用，可從根本上解決了各種金屬面板以及各種機(jī)械面板無法達(dá)到的效果，越來越受到各大車廠青睞。ZLG根據(jù)目前市場(chǎng)的需求，基于S32K1xx 設(shè)計(jì)了一套可應(yīng)用在汽車上的觸摸按鍵解決方案。
電容觸摸按鍵原理
當(dāng)人體（手指）接觸金屬感應(yīng)片的時(shí)候，由于人體相當(dāng)于是一個(gè)接大地的電容，因此會(huì)在感應(yīng)電極和大地之間形成一個(gè)電容，感應(yīng)電容通常有幾pF到幾十pF。利用這個(gè)最基本的原理，在外部搭建相關(guān)的電路，就可以根據(jù)這個(gè)電容量的變化，檢測(cè)是否有人體接觸金屬感應(yīng)電極。目前市面上消費(fèi)級(jí)的產(chǎn)品常用的檢測(cè)電容方式是根據(jù)電容的充電時(shí)間的變化來判斷是否有按鍵按下。
圖1 常用檢測(cè)電容原理
S32K Touch Sense
與常用電容檢測(cè)方法不同的是，S32K Touch Sense是將電極的電容變化轉(zhuǎn)換為模擬電壓的變化，解決了通過計(jì)算充放電時(shí)間來檢測(cè)電容方案的時(shí)間精度問題，使用12bit ADC可獲得更高的測(cè)量精度。測(cè)量時(shí)，MCU通過ADC采樣到電容的模擬電壓并轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，數(shù)字化信號(hào)經(jīng)過IIR濾波后再由應(yīng)用軟件算法進(jìn)行處理后可檢測(cè)到當(dāng)前是觸摸或釋放狀態(tài)。
此電容檢測(cè)方式分為三個(gè)過程：
電荷分布；
電荷再分布；
等效電壓數(shù)字化。
圖2 S32K Touch Sense硬件框圖
方案介紹
傳統(tǒng)的機(jī)械式按鍵盡管價(jià)格便宜，但是按壓易損，故障率較高。相比于此，電容式觸摸按鍵具有不怕磨損、不受溫濕度影響、防水保護(hù)和成本低廉等優(yōu)勢(shì)。ZLG在S32K Touch Sense基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款可應(yīng)用在汽車的觸控按鍵解決方案。方案主要包含觸摸檢測(cè)功能和CAN通信功能。方案核心器件符合ISO26262 ASIL-B等級(jí)，在提高性能的同時(shí)，保證了產(chǎn)品的可靠性?？蓱?yīng)用于汽車空調(diào)觸控板、方向盤HOD、無鑰匙門把手、汽車天窗等。
圖3 方案框圖
方案優(yōu)勢(shì)：
單芯片解決方案，成本更低；
核心器件符合ISO26262 ASIL-B等級(jí)；
無需太多外部元件，需要空間較??；
低功耗，掃描電極時(shí)僅需350uA電流；
提供完整的硬件支持；
提供完整的軟件算法開發(fā)支持；
可擴(kuò)展性，根據(jù)需求增減MCU引腳數(shù)量。
