硬件小课堂|复旦微TSI电容式触摸感应

人类从孩童到白发苍苍，触摸着世界，感受着世界。现如今，许多电子设备具备Touch功能与其进行交互，让木讷的电子设备也能感受到人类的温度。

复旦微电子集团股份有限公司深耕集成威廉希尔官方网站 产业，其MCU团队推出的FM33FR0xx系列MCU产品带有的TSI电容触摸功能，在智能家电、智能家居、智慧能源等方面具有良好的应用。

FM33FR0xx系列的TSI电容触摸功能最大支持14个独立按键通道 (可任意配置为接近检测通道)；具有高电容检测灵敏度；支持Baseline调校来补偿外界对于电容的影响；具有防水功能和低功耗检测；TSI不仅支持Button、Slider传统触摸方式，还支持接近感应。

触摸检测原理

现如今Touch技术主要分为自容式和互容式，此外还有自互容一体的。

以自容式为例：

（A）
 

（B）

图1. 自电容触摸原理图

自电容按键连接到电容传感器PAD的单个电极测得电容量为C。C值是由电极及其周围导体形成的静态电容Cs和手指与电极产生的Cf的复合值。

由图1可知，当传感器 PAD处于未被触摸状态的时候，传感器 PAD 和走线的电场仅能耦合到网格铺地上，形成传感器的静态电容Cs。在有手指触摸的情况下，传感器 PAD 和手指之间就通过覆盖层形成了一个对地的电容Cf，这使得传感器 PAD 的电容值变大。因此，TSI 模块通过检测传感器的电容值的变化，可以检测到触摸行为。为了使触摸传感威廉希尔官方网站 更好地工作一般需要在电极上方增加一层覆盖层，厚度可以为1-5毫米，如图1所示。

TSI检测威廉希尔官方网站

图2. TSI内部检测威廉希尔官方网站 原理图

TSI模块首先需要通过采样时钟对内部的开关施加FSW的开关信号，用于驱动传感器等效电容Cp进行充放电 (注意，FSW的开关频率至少保证电容是满充满放)。

充放电的电源来源于CREF，如图2所示。为将CREF的电压始终稳定在一个固定的参考电压上，电压比较威廉希尔官方网站 通过采样CREF的电压对IDAC进行闭环控制，如图2 所示。

CP每次进行满充和满放，等于从储能电容CREF取走一个CP的电荷量。从这个角度看，可以将传感器威廉希尔官方网站 和充放威廉希尔官方网站 看作等效电阻Req，进行对地放电，如图3所示。电容的变化就可以看作电流的变化。

图3、触摸等效威廉希尔官方网站 图

利用Sigma-Delta方法在周期内扫描一个通道，计算IDAC打开的时间占据周期时间的比例，该比例与电容量成一次关系。TSI软件库可衡量这个比例值来检测触摸。

TSI Tuner 软件工具

复旦微电MCU团队致力于为客户提供优质服务。团队开发的TSI Tuner工具旨在为用户能够快速建立触摸应用原型设计，并且可进行参数调整满足客户需求。