一種低功耗觸摸按鍵應用的設計方法
加入技術交流群
圖 2是一個具有休眠功能的典型系統軟件流程圖。
系統初始化后進入休眠模式，經過一段時間的延時后喚醒掃描按鍵模塊，進行按鍵掃描。如果有按鍵按下，軟件判斷是否有效。如果無效按鍵按下，那么系統繼續進入休眠模式。如果軟件判斷按鍵有效，那么喚醒系統，觸發任務處理進程。當處理完所有任務后，系統又重新進入休眠狀態。這是個典型的具有休眠功能的系統工作流程圖，它的優點就是此軟件流程簡單易懂、容易實現，一般可以滿足大多數場合的應用。但是，如果系統任務處理消耗了較多的CPU處理時間，那么為了達到目標平均工作電流，就需要相應增加休眠時間。同時降低了按鍵掃描的頻率，從而加長了系統喚醒的響應時間。因此，此方法適合比較簡單的、系統任務不復雜的應用。
圖 3是一個具有休眠功能的復雜系統軟件流程圖。
此方法是將以上方法中的任務處理進行分解，分為觸發新任務，處理任務。目的就是減小在每個循環周期內部執行任務的所花費的CPU資源。與上一個方法的不同在于：系統喚醒掃描按鍵程序，當判斷按鍵有效時，觸發新任務，并不是將所有的任務處理完畢。在當前的循環周期內，觸發的新任務可能沒有處理完畢，需要下一個或者更多個系統循環的時間才可以完成。當判斷按鍵無效時，不是馬上進入休眠模式，而是判斷是否有沒有處理完畢的任務。如果有則繼續處理；如果沒有則進入休眠模式。此方法可以處理比較復雜的任務，能滿足更多應用領域的需求。
如果沒有有效按鍵觸發，那么系統工作在最大的省電模式。不論哪種方法，系統平均工作電流可由公式2計算得出。
Iave =(Tscan * Iscan + Tsleep * Isleep) / (Tscan + Tsleep) 公式2
其中，Tscan是一次掃描按鍵所需時間，Iscan是按鍵掃描時的工作電流，Tsleep是休眠時間，Isleep是休眠時的工作電流。Isleep會遠遠小于Iscan。一般來說，為了保證一定的按鍵靈敏度，Iscan可調整的空間有限，因此較快的掃描速度，較小的休眠電流，較長的睡眠時間是降低系統功耗的關鍵。
在實際設計中，考慮的因素更為復雜，除了上述之外，還需考慮按鍵的響應時間和按鍵的靈敏度、等。最大休眠時間決定了系統的響應時間，對于相同的Iave，Iscan和Isleep，較長的Tscan會引起Tsleep的增加，從而無法滿足系統的響應時間；如果減少掃描時間，可能會無法有效減少系統噪聲影響，降低信噪比，影響按鍵的靈敏度。因此，低功耗觸摸系統設計需要靈敏，可靠，快速的觸摸按鍵掃描技術。
3. 基于CY8C22x45的低功耗設計實例
Cypress的CY8C22x45系列PSoC®芯片可以有效的實現上述目標。該系列芯片內部包含一個獨立硬件實現的CapSense觸摸按鍵掃描模塊CSD2X[3]，最多可以掃描37個觸摸按鍵。該模塊具有兩個硬件掃描通道，可以同時完成位于兩個通道上一對按鍵的掃描，提高了按鍵掃描速度。該模塊包含內置的Cx充電電路，結合Cypress的按鍵基線算法[4]，可以在快速掃描按鍵的同時，有效降低噪聲影響。
評論