電容式觸摸替代機械式按鍵

　　機械式按鍵與薄膜開(kāi)關(guān)的時(shí)代已經(jīng)被創(chuàng )新酷炫的電容式觸摸感應技術(shù)所替代，它容易使用而且更加耐用。大多數設計只須經(jīng)過(guò)極小的修改，就能加入電容式觸摸按鍵。設計人員很容易就可以使用簡(jiǎn)單耐用的觸摸替代機械按鍵。

　　當今市場(chǎng)上有許多簡(jiǎn)單易用的電容式觸摸設計，可直接使用觸摸傳感器來(lái)替代按鍵。傳感器檢測到手指存在時(shí)，就會(huì )把輸出引腳切換至高或低狀態(tài)，以仿真機械按鈕的啟動(dòng)/關(guān)閉狀態(tài)。但這種替代還不僅止于此。有許多特殊種類(lèi)的機械式用戶(hù)接口無(wú)法在1：1輸入/輸出模式下工作，包括機械鍵盤(pán)。雖然機械鍵盤(pán)接口結構簡(jiǎn)單，但要替代的不只是一個(gè)個(gè)按鈕。本文將探討各種利用電容式觸摸傳感器替代機械鍵盤(pán)的方法。

　　機械鍵盤(pán)：底層基礎結構

　　傳統機械鍵盤(pán)把許多按鈕排成數行與數列的矩陣。通過(guò)驅動(dòng)列或行線(xiàn)(掃描線(xiàn))，檢查另一條線(xiàn)(讀取線(xiàn))來(lái)檢測任何持續動(dòng)作(按壓)，即可發(fā)現按壓行為。這種設計概念可分成兩類(lèi)：

　　輪詢(xún)式(Polling-based)
　　中斷式(Interrupt-based)

　　輪詢(xún)式：

　　獨立式按鍵掃描控制器通常會(huì )持續輪詢(xún)掃描線(xiàn)，并檢查讀取線(xiàn)是否有任何持續/按壓動(dòng)作。讀取線(xiàn)通常會(huì )通過(guò)一個(gè)電阻上拉至電源(Vcc) 或邏輯狀態(tài)‘1’，系統會(huì )一次輪詢(xún)一條掃描線(xiàn)，輪詢(xún)后將線(xiàn)路切換至‘0’狀態(tài)，其他線(xiàn)路則維持為 “1”的邏輯狀態(tài)。每當有按鈕按壓時(shí)，掃描與讀取線(xiàn)就會(huì )短路，掃描線(xiàn)的 ‘0’會(huì )傳送到讀取線(xiàn)，代表有按鈕按壓(如圖1所示)。當檢測到按壓時(shí)，控制器會(huì )通過(guò)I2C或SPI等通訊接口把事件報告給主控端，而不是讓主控端自己執行按鍵掃描任務(wù)，因此對單芯片系統而言缺乏效率且不實(shí)用?！　?/p>

圖1：機械鍵盤(pán)工作模式

　　中斷式:

　　這種方法通常用在host/master自己掃描按鍵的系統，所有掃描線(xiàn)都接地，而讀取線(xiàn)則上拉至Vcc。當按鈕被按壓后，掃描線(xiàn)的 ‘0’就會(huì )通過(guò)物理短路(按鍵按壓)傳送到讀取線(xiàn)。讀取線(xiàn)讀取到 ‘0’時(shí)，會(huì )觸發(fā)一個(gè)中斷。host此時(shí)會(huì )輪詢(xún)掃描線(xiàn)，找出按壓的按鍵。host不必持續對掃描線(xiàn)進(jìn)行輪詢(xún)，因此能改善CPU的帶寬使用情況。

　　機械鍵盤(pán)：頂尖替代方案

　　前面所介紹的方法中，系統會(huì )輪詢(xún)掃描線(xiàn)，找出按壓的按鈕，或是持續輪詢(xún)或是當發(fā)生中斷時(shí)才輪詢(xún)。這就構成了替代方法的基礎。大多數電容式觸摸控制器都屬于微控制器，它不只是有電容感應的功能。電容式觸摸控制器的MCU部分還會(huì )負責執行替代/模擬的部分。