| 電容式觸摸感應(yīng)是一項用于在智能手機(jī)、平板電腦、液晶和LED電視等各種電子應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)直觀用戶界面（UI）的流行技術(shù)。觸摸按鍵正在快速取代傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵。不過，與本身提供用戶觸覺反饋的機(jī)械按鍵不同，觸摸按鍵需要額外的組件才能提供反饋。LED廣泛用于實(shí)現(xiàn)視覺反饋，并為基于觸摸的UI提供背光照明。
一些應(yīng)用除了簡單地開啟和關(guān)閉LED之外還需要更多視覺效果。舉例來說，筆記本電腦可在設(shè)備待機(jī)狀態(tài)下讓電源LED閃爍，亮度發(fā)生明暗變化，形成一種所謂的呼吸效應(yīng)，這也是設(shè)備中使用的眾多LED效果（淡入淡出或閃爍）之一。高級LED效果結(jié)合電容式觸摸按鍵能提高系統(tǒng)的美感并改善用戶體驗。
我們通常希望使用同一片上系統(tǒng)（SoC）來實(shí)現(xiàn)多種特性，從而降低BOM成本。在共有四部分的系列文章中，我們將介紹用同一SoC實(shí)現(xiàn)電容式感應(yīng)和LED照明的不同方面，包括：
●我們將通過實(shí)際使用案例簡單介紹電容式感應(yīng)型UI應(yīng)用中所采用的不同LED照明技術(shù)。
●脈沖寬度調(diào)節(jié)（PWM）是實(shí)現(xiàn)LED效果的常見技術(shù)之一。我們將分析采用PWM技術(shù)的不同LED效果實(shí)現(xiàn)方案，從而探討如何選擇適當(dāng)?shù)腟oC。
●在同一SoC中整合實(shí)現(xiàn)多種特性肯定會充滿挑戰(zhàn)。要確保設(shè)計的高健碩性，就必須解決這些挑戰(zhàn)。我們將討論的常見挑戰(zhàn)包括：LED和電容式傳感器之間的串?dāng)_、驅(qū)動強(qiáng)度功能、導(dǎo)致電容式感應(yīng)子系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的LED負(fù)載瞬態(tài)以及避免方法。
●功耗優(yōu)化對于任何電子系統(tǒng)都非常重要。我們將討論需要LED效果的應(yīng)用的低功耗設(shè)計考慮因素。
LED效果
高效的用戶界面設(shè)計需要在具備電容式觸摸按鍵情況下提供某種用戶反饋功能。當(dāng)用戶按壓機(jī)械按鍵時，機(jī)械按鍵本身就具備觸覺反饋功能。然而電容式按鍵則不能提供這種觸覺反饋。因此，采用電容式觸摸按鍵的UI可以采用不同的反饋形式，包括視覺、音效、觸覺等。根據(jù)用戶界面設(shè)計，也可組合采用多種不同類型的反饋。在這些反饋類型中，用LED實(shí)現(xiàn)視覺反饋是一種常見的選擇。我們在此將介紹一些不同類型的LED效果及其使用案例。
傳感器狀態(tài)驅(qū)動的LED控制
為了改進(jìn)對用戶的視覺反饋或模仿機(jī)械開關(guān)，LED可在固件中采取多種不同的控制方式。一些常見的方法包括：
1.LED開關(guān)
這是最簡單的LED效果類型，通常用來顯示觸摸狀態(tài)。LED位于傳感器導(dǎo)體片背后作為背光。當(dāng)有觸摸時，此LED點(diǎn)亮為按鍵提供照明，沒有觸摸時LED就關(guān)閉。該應(yīng)用實(shí)例為Samsung Galaxy S4等Android手機(jī)的菜單或后退按鍵。
2.閃爍
電視機(jī)制造商通常為不同型號的電視提供標(biāo)準(zhǔn)的遙控器。遙控器上的某些按鍵可能不支持某些型號的電視機(jī)。在此情況下，如果觸摸的按鍵無效，可通過LED閃爍背光效果來發(fā)出提示，這是通過周期性開關(guān)LED來實(shí)現(xiàn)的。
3.切換
設(shè)想一下，房間燈光用機(jī)械開關(guān)控制。按下一次開關(guān)，燈會打開。只要開關(guān)繼續(xù)保持這種狀態(tài)，燈就會一直開著。再按一次開關(guān)，燈就會熄滅。切換特性類似于這種機(jī)械切換開關(guān)。當(dāng)觸摸電容式按鍵時，相應(yīng)的LED燈會點(diǎn)亮。即便用戶手指離開按鍵，LED燈還會一直亮著。如果用戶再次觸摸按鍵，LED燈就會關(guān)閉。也就是說，在每個電容式傳感器狀態(tài)的上升沿，輸出狀態(tài)都會切換其狀態(tài)，具體如下圖所示。CS0反映傳感器狀態(tài)，而GPO0反映LED狀態(tài)。
圖1：LED切換
4.LED開啟時間
通常對于電容式按鍵來說，LED直接位于按鍵之下，從中心位置發(fā)光。用戶手指放在按鍵上，LED就會被隱藏起來。在此情況下，如果用戶手剛從按鍵上拿開LED燈就馬上關(guān)閉，那么用戶可能難以確定按鍵操作到底成功沒有。為此，我們可以讓LED在觸摸結(jié)束后保持“開啟”一小段時間，從而為用戶提供更好的視覺反饋。這種特性就叫LED開啟時間，如圖2所示。
圖2：LED開啟時間
高級LED效果
通過改變LED燈的亮度能夠?qū)崿F(xiàn)許多高級效果。設(shè)想一下，一臺電視機(jī)的前面板可通過觸摸按鍵實(shí)現(xiàn)不同操作，包括調(diào)節(jié)音量等。下圖就是電視機(jī)面板的一個實(shí)例。
圖3：采用背光觸摸按鍵的電視前面板
面板為全黑色，表面光亮，匹配邊角設(shè)計和美學(xué)效果要求。為了讓用戶能在黑暗條件下方便控制，按鍵始終用低亮度LED點(diǎn)亮。如果觸摸到按鍵，LED亮度會提高。
PWM是LED亮度控制應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。通過改變PWM輸出的占空比，我們能如圖4一樣調(diào)節(jié)LED亮度，從而讓用戶界面的亮度對應(yīng)于按鍵狀態(tài)和環(huán)境光條件。事實(shí)上，改變亮度正是呼吸、淡入淡出等高級效果的基礎(chǔ)所在。我們將在第二部分介紹PWM的設(shè)計參數(shù)和多種不同實(shí)現(xiàn)方案。
圖4：LED亮度控制
1.LED淡入淡出
淡入淡出就是讓亮度逐級變化。低亮度變?yōu)楦吡炼冉械�，相反的就叫淡出。通過不同LED狀態(tài)之間的一系列小步驟逐漸改變占空比，我們能實(shí)現(xiàn)淡入淡出效果（見下圖）。
圖5：LED淡入淡出
2.LED呼吸
我們在本文開始處通過筆記本電腦的電源鍵為例簡單介紹了一下呼吸效應(yīng)。持續(xù)地逐漸提升或逐漸下降兩級之間的占空比能讓LED形成“呼吸”的效果，如圖6所示。待機(jī)模式下電源按鍵支持呼吸效應(yīng)能告訴用戶電源按鍵是活動狀態(tài)并能進(jìn)行操作。
圖6：LED呼吸
一些廠商已經(jīng)推出了用單芯片實(shí)現(xiàn)上述高級LED效果和電容式感應(yīng)的可配置型器件，比方說賽普拉斯的CY8CMBR2110和CapSense MBR3。
我們在本部分中通過實(shí)際使用案例介紹了電容式感應(yīng)型UI應(yīng)用中所采用的不同LED照明技術(shù)。在第二部分中，我們將介紹實(shí)現(xiàn)PWM的不同方法。
下面我們將了解一下實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制（PWM，面向LED控制應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)）的各種不同方法。
PWM有兩大屬性：
頻率：用PWM信號快速開關(guān)LED，由于開關(guān)頻率會產(chǎn)生LED閃爍，因此PWM頻率應(yīng)大于100 Hz，確保人眼不會感覺到閃爍。
占空比：PWM通過改變占空比、保持負(fù)載電流恒定以控制LED的亮度。LED的平均電流取決于占空比。平均電流會隨占空比的提升而升高，進(jìn)而提高亮度。占空比在0%和100%之間的步長數(shù)量應(yīng)滿足應(yīng)用中需要調(diào)節(jié)的不同亮度級數(shù)量要求。舉例來說，如果應(yīng)用在完全關(guān)閉（0%）到完全開啟（100%）之間需要20個亮度級，那么就應(yīng)支持5%的步長（除完全關(guān)閉之外包含20個步長）。
用微控制器實(shí)現(xiàn)PWM有兩種方法。我們可用簡單的定時器/計數(shù)器在固件中實(shí)現(xiàn)整個PWM邏輯，也可以選擇集成硬件PWM功能的高級控制器來實(shí)現(xiàn)。
基于固件的PWM實(shí)現(xiàn)方案
簡單的固件實(shí)現(xiàn)方案需要定時器和中斷服務(wù)子程序（ISR）。定時器在與占空比每個步長大小的相同時間內(nèi)創(chuàng)造中斷。舉例來說，如果PWM周期為10ms（100Hz）而步長大小為1ms（10%的占空比），那么定時器就要每1ms對CPU發(fā)出中斷，即：定時器周期 = 脈沖寬度/步長大小。
圖1給出了ISR中的邏輯。PULSE_WIDTH和ON_TIME代表PWM步長數(shù)量的脈沖寬度和開啟時間。舉例來說，PULSE_WIDTH = 5即滿足5個亮度級的要求，而ON_TIME = 2則滿足40%的占空比要求。ISR變量isrVar控制輸出何時切換開/關(guān)。該邏輯可方便地進(jìn)行擴(kuò)展，從而支持多個LED引腳，而每個LED都有不同的占空比。
圖1：固件PWM ISR邏輯
基于硬件的PWM實(shí)現(xiàn)方案
高級控制器有驅(qū)動PWM的專用硬件塊。舉例來說，賽普拉斯的PSoC4有一個TCPWM硬件塊，能實(shí)現(xiàn)基于硬件的PWM驅(qū)動。通常說來，我們用帶有比較功能的定時器來實(shí)現(xiàn)它，邏輯類似于上面討論的固件邏輯。定時器將采用比較寄存器和周期寄存器。周期寄存器載入的值等于脈沖寬度，而比較寄存器載入的值等于開啟時間。只要比較值大于tick值，定時器輸出就會走高，反之就會走低。此外，tick值達(dá)到最大（16位定時器為65535）時，會自動回滾為零。當(dāng)輸出布線到端口引腳，從而能用硬件塊直接驅(qū)動LED。
表1總結(jié)了基于固件和基于硬件的PWM實(shí)現(xiàn)方案之間的差別。
表1：基于固件和基于硬件的PWM實(shí)現(xiàn)方案
我們在本部分分析了實(shí)現(xiàn)PWM的不同方法。在第三部分中，我們將探討設(shè)計具有電容式感應(yīng)和LED照明的系統(tǒng)時所遇到的常見挑戰(zhàn)，以及應(yīng)對方法。
我們在第二部分中介紹了PWM（脈沖寬度調(diào)制）的不用實(shí)現(xiàn)方法。在第三部分中，我們將探討設(shè)計具有電容式感應(yīng)和LED照明的系統(tǒng)時所遇到的常見挑戰(zhàn)，以及應(yīng)對方法。
布局設(shè)計
本節(jié)我們將討論在設(shè)計具有電容式傳感器和開關(guān)線路（例如LED、通信）的系統(tǒng)時所需遵循的重要布局設(shè)計規(guī)則。開關(guān)跡線與電容式傳感器跡線并行布置會使感應(yīng)系統(tǒng)的開關(guān)噪聲結(jié)合在一起。由于我們試圖以毫微微法拉級（fF）的分辨率測量電容，因此感應(yīng)模塊對串?dāng)_噪聲就會很敏感。只要傳感器跡線具有固定參考（例如并行的地線），感應(yīng)系統(tǒng)就會具有恒定電容，但是，開關(guān)跡線會在接地與高阻抗或VDD間快速切換，從而改變參考值，進(jìn)而導(dǎo)致電容變化。因此，在布線時應(yīng)遵循的方法是決不能讓開關(guān)跡線與感應(yīng)跡線并行放置。圖1給出了推薦的布局布線圖。
圖1：推薦的布線圖
我們應(yīng)該可以并行布置多條傳感器跡線以防止進(jìn)一步增加布線復(fù)雜性。讓我們看一看并行布置兩條傳感器線路時會出現(xiàn)的問題。假設(shè)當(dāng)掃描一條線路時，另一條線路為浮動狀態(tài)。那么觸摸浮動線路將導(dǎo)致與另一條線路間的電容變化。解決這個問題的辦法是將所有未被掃描的傳感器引腳接地。之所以能這樣做是因為控制器通常具有可多路復(fù)用傳感器引腳的電容式傳感模塊。但是，如果器件支持對多條線路同時掃描，那么需要同時掃描的引腳不應(yīng)并行布線。例如，賽普拉斯的PsoC器件 支持雙通道同時掃描。
設(shè)計原理圖時將開關(guān)引腳與感應(yīng)引腳的隔離（見圖2）有助于在布局過程中避免并行布線。我們注意到在固件實(shí)現(xiàn)方案中可為PWM驅(qū)動選擇任意引腳，這種優(yōu)勢能實(shí)現(xiàn)更方便的引腳分配。
圖2：傳感器與開關(guān)線路的隔離引腳分配
考慮到電子系統(tǒng)正變得越來越復(fù)雜，可能不一定總能完全避免并行布線。這種情況下可以采用一個電容器來降低LED線路的轉(zhuǎn)換率，進(jìn)而減少串?dāng)_，如圖3所示。電容器的取值通常是0.1μF。
圖3：串?dāng)_解決方案
驅(qū)動電流強(qiáng)度
務(wù)必要選擇可滿足應(yīng)用中電流驅(qū)動要求的控制器，以減少BOM成本。端口引腳通常具有較高的吸入電流能力和較低的輸出電流能力。應(yīng)把需要高電流的LED連接在吸入結(jié)構(gòu)中。這些引腳的驅(qū)動模式應(yīng)該能夠在開漏模式下進(jìn)行配置。這樣，寫入0可將引腳驅(qū)動到高阻抗?fàn)顟B(tài)，從而關(guān)閉LED；寫入1可將引腳驅(qū)動至低阻抗?fàn)顟B(tài)，從而打開LED。當(dāng)與電容式感應(yīng)相結(jié)合時，電流的吸入可能產(chǎn)生一個不良效果，會限制器件所能吸入的最大電流。我們將在第4部分具體介紹這個問題。
如果LED連接在多路復(fù)用結(jié)構(gòu)中，那么輸出能力就比較重要。需要更高驅(qū)動電流的應(yīng)用必須使用外部MOSFET開關(guān)來驅(qū)動LED。
負(fù)載瞬變噪聲
可以執(zhí)行電容式感應(yīng)并驅(qū)動LED的SoC屬于混合信號IC，具有模擬和數(shù)字模塊。模擬和數(shù)字電路必須盡可能地進(jìn)行分離，以防止數(shù)字噪聲降低電容式感應(yīng)系統(tǒng)的性能。常見的挑戰(zhàn)在于，當(dāng)在吸入模式下連接LED的輸出引腳并在邏輯高電平與邏輯低電平之間切換時，感應(yīng)系統(tǒng)會拾取接地噪聲。
為減少引腳數(shù)量，有些混合信號IC將芯片的模擬接地導(dǎo)體片和數(shù)字接地導(dǎo)體片共同連接到封裝的共用接地引腳上。該接合線電阻通常是幾十毫歐姆。圖4給出了這種引腳分配方式。
圖4：地端結(jié)合原理圖
現(xiàn)在考慮LED被配置為吸入模式的情況。輸出引腳將LED電流吸入到IC地端，同時驅(qū)動至低阻抗并打開LED。吸入的電流因接線的電阻產(chǎn)生IR壓降，并改變相對于電路板地端的IC接地電勢。盡管偏移量僅為幾毫伏，但感應(yīng)系統(tǒng)非常敏感，它需要在fF精度范圍內(nèi)測量電容。這對接地偏移比較敏感的感應(yīng)方法來說是個問題。
當(dāng)多個輸出引腳同時吸入電流時，這個問題會變嚴(yán)重。這會導(dǎo)致相當(dāng)于一個手指觸摸的傳感器原始計數(shù)有高偏移量，從而引起誤觸發(fā)。圖5給出了由LED切換引起的原始計數(shù)偏移。
圖5：LED電流吸入引起的原始計數(shù)偏移
克服這個問題的一些常見技術(shù)包括：
1. 如果IC的模擬和數(shù)字接地接出到不同的引腳，應(yīng)使它們分開，并在電源端將它們短路。
2. 依照正確的布局原則減小電路板接地與IC接地之間的電阻，以減小寄生的IR壓降。
3. 減小連接LED的輸出引腳上的吸入電流，以減小寄生的IR壓降。
4. 在原理圖設(shè)計過程中一定要進(jìn)行引腳分配，以便將LED分配給遠(yuǎn)離IC接地引腳的引腳，并將傳感器分配給距接地引腳最近的引腳。這樣就能把寄生的IR壓降降到最小。
在這個部分中，我們探討了如何應(yīng)對具有電容式感應(yīng)和LED照明的系統(tǒng)的常見設(shè)計挑戰(zhàn)。在第4部分，我們將介紹針對此類應(yīng)用的低功耗設(shè)計考慮因素。
在第三部分中，我們探討了如何應(yīng)對具有電容式感應(yīng)和LED照明的系統(tǒng)的常見設(shè)計挑戰(zhàn)�，F(xiàn)在我們來介紹針對此類應(yīng)用的低功耗設(shè)計考慮因素。
低功耗設(shè)計考慮因素
為了優(yōu)化功耗，電容式傳感器通常以掃描-休眠-掃描-休眠的重復(fù)程序進(jìn)行掃描。應(yīng)按照特定時間間隔掃描傳感器，且器件會在連續(xù)掃描之間進(jìn)入休眠狀態(tài)。一個掃描-休眠周期被稱為刷新間隔。 下面給出了掃描-休眠-掃描-休眠周期的時序圖。
圖1：掃描-休眠-掃描周期
現(xiàn)在我們來著重研究刷新間隔內(nèi)的器件功率模式。當(dāng)傳感器被掃描時，稱器件處于活動模式。傳感器掃描完成后，器件繼續(xù)處于活動模式，這期間CPU處理傳感器數(shù)據(jù)，驅(qū)動LED、蜂鳴器等輸出，并將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)。這步完成后，器件才進(jìn)入休眠模式。
在活動模式下，以下模塊啟動。
1.以MHz速度運(yùn)行的主時鐘
2.電容式感應(yīng)引擎
3.CPU
4.通信模塊，例如I2C或SPI
5.用于實(shí)現(xiàn)PWM以進(jìn)行LED亮度控制的定時器。我們稱之為“快速定時器”，因為它能提供微秒時基。
6.用于維持刷新間隔的定時器。我們稱之為“慢速定時器”，因為它提供毫秒時基。
在休眠模式下，以下模塊啟動。
1.用于維持刷新間隔的慢速定時器。該定時器還能將器件從休眠模式中喚醒。
2.通信模塊，例如I2C（啟用喚醒地址匹配）或SPI
為實(shí)現(xiàn)最佳的功耗，應(yīng)使用如下方法：
1.當(dāng)掃描傳感器時，CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)
2.在掃描某個傳感器的同時，處理之前掃描過的傳感器的數(shù)據(jù)。這樣就避免了器件在所有傳感器掃描完成后處理傳感器數(shù)據(jù)的過程中處于活動狀態(tài)。
這些方法確實(shí)有助于優(yōu)化功耗，但如果設(shè)計中包含LED亮度控制等高級功能，那么功耗優(yōu)化就會退居次席。這是因為LED亮度控制需要在器件的整個執(zhí)行周期內(nèi)發(fā)生，因此要求快速定時器一直處于啟動狀態(tài)，也就是使MHz時鐘處于開啟狀態(tài)。這會導(dǎo)致更高的功耗。然而在功耗優(yōu)化與LED亮度控制之間仍存在折衷方案。我們看看應(yīng)該如何做。
1.CPU休眠
有些高級器件，包括賽普拉斯的PSoC4等ARM cortex-M器件，能在CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)的同時讓定時器等外設(shè)在后臺運(yùn)行。我們以前了解了有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)PWM：
a.在基于固件的實(shí)現(xiàn)方案中，我們使用定時器中斷來驅(qū)動PWM。最好的方式是：只要中斷未被觸發(fā)就讓CPU處于休眠狀態(tài)。一旦觸發(fā)中斷，CPU立即喚醒以服務(wù)該中斷。ISR必須保持越短越好，以獲得更佳的功耗。
b.當(dāng)使用硬件PWM時存在兩種情況。第一種情況是使用具有比較功能的定時器，該定時器不能直接驅(qū)動引腳。這種情況的功耗比較低，原因在于確定PWM的占空比時ISR只驅(qū)動引腳而不驅(qū)動邏輯，因此CPU喚醒的時間較短。第二種情況是使用能直接驅(qū)動輸出引腳的定時器。這種情況下不需要喚醒CPU來服務(wù)任何ISR，因此能進(jìn)一步改善功耗。
以下的圖2給出了不同情景的CPU狀態(tài)。為了簡化，圖中未顯示CPU喚醒以處理傳感器數(shù)據(jù)的部分。
圖2：基于固件和硬件的PWM實(shí)現(xiàn)方案中的CPU狀態(tài)
2.在休眠模式下驅(qū)動LED
采用以上討論的功耗降低方法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化效果并不明顯，因為只有CPU處于休眠狀態(tài)。主時鐘和定時器仍然開啟，并消耗功率。
一種解決方法是采用由低功率休眠模式下的時鐘驅(qū)動的定時器。這種情況下可將主時鐘關(guān)閉，并使器件進(jìn)入休眠模式。如果有一個以上的定時器能在休眠模式下運(yùn)行，那么其中一個可用來實(shí)現(xiàn)PWM，其它的用來維持刷新間隔。否則，這兩個工作都將通過慢速定時器來實(shí)現(xiàn)。
如果采用慢速定時器實(shí)現(xiàn)PWM以及維持刷新間隔，那么我們需要注意在功耗優(yōu)化與PWM的占空比粒度之間進(jìn)行權(quán)衡。如果要求的粒度低，應(yīng)設(shè)定好定制器的周期，使其不能過于頻繁地產(chǎn)生中斷和喚醒器件。
例如，慢速定時器以32KHz的時鐘運(yùn)行，刷新間隔為120ms。如果要求占空比以10的步長變化，例如10%、20%、30%等，而且所需PWM頻率是100Hz，那么定時器可加載周期值32，這樣每隔1ms生成中斷。如果要求的占空比粒度增加，那么中斷必須出現(xiàn)得比1ms更加頻繁。此時的功耗將比之前更高。
在很多SoC中，休眠模式下工作的時鐘其精度比主時鐘的精度要低很多。典型的休眠模式時鐘容差很大，可達(dá)到±60%。而且，為了節(jié)省BOM成本通常不使用外部晶體。這種情況下，可定期根據(jù)主時鐘校正休眠時鐘，這樣生成的PWM將與由主時鐘計時的定時器所生成的PWM一樣精確。
我們來了解一種借助主時鐘校正休眠模式時鐘的方法。定時器用休眠模式時鐘計時，并根據(jù)主時鐘周期的數(shù)量使用固件延遲程序生成固定延遲。固件邏輯在延遲的末尾讀取定時器計數(shù)。這就是定時器校正值�？蓪⑿Ｕ祷蚱浔稊�(shù)加載到定時器以創(chuàng)建延遲。
校正值 = 休眠模式時鐘 x 固件延遲
圖3：休眠模式時鐘校正法的方框圖演示
我們可以使用這種方法計算休眠模式時鐘的精確度。存在兩個誤差來源：
1. 主時鐘的精確度(e)
這會直接反映在固件延遲中，進(jìn)而反應(yīng)在校正值中。
2. 校正值的舍入誤差 (r)
假設(shè)最大有1位變化，誤差計算方法如下
最大舍入誤差 = 1/(固件延遲 ×休眠模式時鐘)
當(dāng)休眠模式時鐘最低時，該誤差最大。使用較大的固件延遲能減少該誤差。
現(xiàn)在，校正值的最大誤差 = e + r。
現(xiàn)在考慮這種情況：休眠模式時鐘是32 KHz ± 50%，主時鐘的精確度為±2 %，固件延遲為1ms。 這種情況下，最慢的休眠時鐘是16 KHz，e = 0.02，r = 0.0625。因此，校正值的最大誤差 = 0.0825 或 8.25 %。注意，使用10ms的固件延遲可將誤差降至2.63%
3.用喚醒式接近傳感器優(yōu)化功耗
在觸摸按鍵應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)LED亮度功能同時保持低功耗的一種創(chuàng)新方法是使用喚醒式接近傳感器。
無線鼠標(biāo)、移動電話、平板電腦、遙控背光以及筆記本鍵盤背光等應(yīng)用均采用了這種技術(shù)，能在用戶接近設(shè)備時喚醒系統(tǒng)。這些應(yīng)用利用接近傳感器確定何時從低功耗模式切換至全功能的活動模式。
圖4：使用喚醒式接近傳感器的應(yīng)用
當(dāng)電容式觸摸感應(yīng)器件運(yùn)轉(zhuǎn)在低功耗模式時，只掃描接近傳感器，同時關(guān)閉背光以表明器件處于非活動狀態(tài)。只掃描接近傳感器，這樣能降低平均功耗。當(dāng)用戶手部接近UI面板時，接近傳感器可檢測手的出現(xiàn)，并喚醒設(shè)備。從低功耗模式喚醒后，電容式感應(yīng)器件進(jìn)入活動模式，并掃描所有按鍵傳感器以檢測觸摸情況。此外，背光開啟可幫助用戶觸摸正確的按鍵。
賽普拉斯的CapSense MBR3等器件已經(jīng)在可配置的單芯片SoC中實(shí)現(xiàn)了喚醒式接近功能以及電容式感應(yīng)和亮度控制功能。
|
