隨著科技的發(fā)展，人機交互也從實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方面，觸屏手機的出現(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、防水保護和成本低廉等優(yōu)勢，且面板圖案的大小和形狀可靈活設(shè)計，外型美觀、時尚、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械面板無法達到的效果，越來越受到各大車廠青睞。ZLG根據(jù)目前市場的需求，基于S32K1xx 設(shè)計了一套可應(yīng)用在汽車上的觸摸按鍵解決方案。

電容觸摸按鍵原理

當人體（手指）接觸金屬感應(yīng)片的時候，由于人體相當于是一個接大地的電容，因此會在感應(yīng)電極和大地之間形成一個電容，感應(yīng)電容通常有幾pF到幾十pF。利用這個最基本的原理，在外部搭建相關(guān)的電路，就可以根據(jù)這個電容量的變化，檢測是否有人體接觸金屬感應(yīng)電極。目前市面上消費級的產(chǎn)品常用的檢測電容方式是根據(jù)電容的充電時間的變化來判斷是否有按鍵按下。

圖1 常用檢測電容原理

S32K Touch Sense

與常用電容檢測方法不同的是，S32K Touch Sense是將電極的電容變化轉(zhuǎn)換為模擬電壓的變化，解決了通過計算充放電時間來檢測電容方案的時間精度問題，使用12bit ADC可獲得更高的測量精度。測量時，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)字化信號經(jīng)過IIR濾波后再由應(yīng)用軟件算法進行處理后可檢測到當前是觸摸或釋放狀態(tài)。

此電容檢測方式分為三個過程：

       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)的機械式按鍵盡管價格便宜，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、防水保護和成本低廉等優(yōu)勢。ZLG在S32K Touch Sense基礎(chǔ)上設(shè)計了一款可應(yīng)用在汽車的觸控按鍵解決方案。方案主要包含觸摸檢測功能和CAN通信功能。方案核心器件符合ISO26262 ASIL-B等級，在提高性能的同時，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：

        單芯片解決方案，成本更低；

        核心器件符合ISO26262 ASIL-B等級；

        無需太多外部元件，需要空間較??；

        低功耗，掃描電極時僅需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；

        可擴展性，根據(jù)需求增減MCU引腳數(shù)量。