Cortex－M4核Kinetis平台的电容式触摸键盘设计

纪成，王金晨，王菲

（山东大学 控制科学与工程学院，济南 250061）

纪成（硕士研究生），主要研究方向为控制系统及嵌入式系统开发；王金晨（硕士研究生），主要研究方向为机器视觉及嵌入式系统；王菲（硕士研究生），主要研究方向为无线传感器网络及嵌入式系统软件开发。

引 言

随着现代电子产品的日益更新和智能化发展，人机交互接口（HMI）得到越来越多的关注和应用，丰富了人们的体验，而作为其中重要的一部分，触控感应技术也在快速发展。触控技术目前来讲主要分为电阻式触控和电容式触控，作为近年来飞速发展的新技术，电容式触控感应技术以其无机械损耗、寿命长、灵敏度高、节省空间和触摸动作丰富等优点得到越来越广泛的应用，与此同时，半导体厂商也不断地推出相应技术的IC以简化硬件设计人员的开发［1］。汽车电子行业领先的飞思卡尔半导体厂商就在其新近推出的基于ARM Cortex－M4核的32位Kinetis系列MCU架构之中嵌入了高性能的电容式触摸感应接口（Touch Sensing Interface，TSI）模块，增强了电容触摸感应的稳定性和鲁棒性，同时也极大地简化了设计人员的开发过程。本文中设计的系统就是利用Kinetis系列中的K60 MCU作为控制核心，完成电容触摸键盘的软硬件设计。

1 电容式触摸感应原理

目前基于IC设计的电容式触摸感应技术主要有两种［2］：一种是把电容值的变化转换成电压的变化，再通过内部特殊的电容模数转换器经过A／D采样算出电容量；另一种是把电容值变化转换成内部计数器计数值的变化，在外部电极上产生三角波充放电电压信号，通过对该三角波电压信号的周期进行测量计数来反映外部电极的电容量变化。……