【成功案例】12通道触摸按键芯片CPT112S用于keypad项目，实现高灵敏、低功耗
触摸按键具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于操作等优点, 随着多媒体信息查询的与日俱增,已越来越多地被人们所谈及并应用。根据工作原理不同，触摸按键可分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式。电阻式、红外线式和表面声波式主要应用于触摸屏上，单个按键较少使用。
目前，我司的产品系统中正在进行一个keypad项目。该项目客户前期需求，需要触摸按键，用于设置密码，给安防系统设防、撤防，更改系统的当前状态，且该产品是由电池供电的无线产品。鉴于客户以上需求，故在方案选择上，功耗、触摸的可靠性、开发调试的难易考虑占比较重要的部分，正好与世强的FAE经常有联系，因此在项目建设初期有针对性地做了咨询。世强FAE根据之前的成功案例给推荐了CPT112S，12个通道的触摸按键芯片。对比同类型按键之后，灵敏度高且超低功耗的CPT112S很适合我的项目需求。
首先说一下该芯片：
1）多达12个带有可编程灵敏度的电容式传感器输入，且每个按键可以做中断唤醒处于睡眠模式的状态；
2）接近唤醒，该特性用于降低系统功耗；
3）通过I2C和主MCU进行通信，此外还有一个中断输出脚，对于低功耗需外部中断唤醒的MCU很适合；
4）该芯片有一个buzzer output，做按键回馈设置，很方便，可以省去主MCU 的资源；
5）超低功耗：工作电流低至20μA，休眠电流<1μA。
既然是无线供电的产品，功耗优先级高，先说一下能耗方面。
该项目，我们使用的是一个51内核带有RF功能的低功耗MCU。该MCU在多数时间是处于睡眠态，但是可以通过外部中断唤醒。CPT112S本身具有低功耗模式，且在低功耗模式下可以通过触摸按键唤醒改芯片，并且输出一个中断信号给MCU。CPT112S在低功耗下，实测只有约十几μA的电流消耗（12sensors ，scan period 100ms）。当然如果你使用的按键数量少的话，功耗还可以更低，这样基本可以满足电池工作的产品，其功能结构图如下：
从上图可以看到，触摸唤醒该芯片，然后输出中断，再通过I2C与MCU进行通信。当然，如果你的产品是适配器供电，可以不考虑功耗问题。
其次，再来谈及产品的可靠性和CPT112S芯片的开发调试。首先270：1的SNR支持，可以为设计带来解决噪声的强大保障。其次，我觉得即便对于没有设计过触摸方案的工程师来说，在使用这个芯片时也不用太过于担心，因为工程师们大可在前期申请使用SILICON LABS CPT系列评估套件进行一个概念设计和功能评估，该套件带有触摸按键及相应的触摸芯片，并且Silicon Labs拥有他们自己的集成开发平台：Simplicity Studio，可以直接仿真芯片在最终产品中的使用场景（如下图示）。
通过该评估套件，可以配置每个传感器的特性参数，并且完全实时检测每个电容按键的输出波形。熟悉套件开发之后，在开发产品时可以很方便的进行移植，并且通过检测波形对比，将实际设计的电容按键性能控制在接近于理论状态，很好的保证产品触摸功能的可靠性。
更为方便的时，以上所说的参数配置、波形检测等，均不需要固件开发，在你调试完成后，只需要通过开发环境，将你设置的参数生成烧写文件，通过烧写器直接进行程序烧录即可，这样可省去了软件工程师很大工作量。
此外，该芯片也支持组合按键的按下及滑动按键，可以给你提供特殊设置时的需求。
需要注意的是，根据你使用触摸按键的个数，芯片的上电/复位稳定时间也会不同。从1通道按键的25ms，到12通道按键的200ms，所以在使用时需注意此时序问题。
目前触摸按键的方案可选的有很多，但做为项目的负责人需要从多方面来考虑，成本固然是考虑的因素之一，但方案商的支持，开发周期及芯片的稳定性更应是工程师选择触摸IC的重要因素。在设计中以小失大的事常有发生，希望我的小小经验之谈能给工程师的设计以星星点点的帮助，便已足矣。
作者：天津华来 Loren Du
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MingLi Lv8 2021-01-14学习 -
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