电容式触摸替代机械式按键

　　机械式按键与薄膜开关的时代已经被创新酷炫的电容式触摸感应技术所替代，它容易使用而且更加耐用。大多数设计只须经过极小的修改，就能加入电容式触摸按键。设计人员很容易就可以使用简单耐用的触摸替代机械按键。

　　当今市场上有许多简单易用的电容式触摸设计，可直接使用触摸传感器来替代按键。传感器检测到手指存在时，就会把输出引脚切换至高或低状态，以仿真机械按钮的启动/关闭状态。但这种替代还不仅止于此。有许多特殊种类的机械式用户接口无法在1：1输入/输出模式下工作，包括机械键盘。虽然机械键盘接口结构简单，但要替代的不只是一个个按钮。本文将探讨各种利用电容式触摸传感器替代机械键盘的方法。

　　机械键盘：底层基础结构

　　传统机械键盘把许多按钮排成数行与数列的矩阵。通过驱动列或行线(扫描线)，检查另一条线(读取线)来检测任何持续动作(按压)，即可发现按压行为。这种设计概念可分成两类：

　　轮询式(Polling-based)
　　中断式(Interrupt-based)

　　轮询式：

　　独立式按键扫描控制器通常会持续轮询扫描线，并检查读取线是否有任何持续/按压动作。读取线通常会通过一个电阻上拉至电源(Vcc) 或逻辑状态‘1’，系统会一次轮询一条扫描线，轮询后将线路切换至‘0’状态，其他线路则维持为 “1”的逻辑状态。每当有按钮按压时，扫描与读取线就会短路，扫描线的 ‘0’会传送到读取线，代表有按钮按压(如图1所示)。当检测到按压时，控制器会通过I2C或SPI等通讯接口把事件报告给主控端，而不是让主控端自己执行按键扫描任务，因此对单芯片系统而言缺乏效率且不实用。　　

图1：机械键盘工作模式

　　中断式:

　　这种方法通常用在host/master自己扫描按键的系统，所有扫描线都接地，而读取线则上拉至Vcc。当按钮被按压后，扫描线的 ‘0’就会通过物理短路(按键按压)传送到读取线。读取线读取到 ‘0’时，会触发一个中断。host此时会轮询扫描线，找出按压的按键。host不必持续对扫描线进行轮询，因此能改善CPU的带宽使用情况。

　　机械键盘：顶尖替代方案

　　前面所介绍的方法中，系统会轮询扫描线，找出按压的按钮，或是持续轮询或是当发生中断时才轮询。这就构成了替代方法的基础。大多数电容式触摸控制器都属于微控制器，它不只是有电容感应的功能。电容式触摸控制器的MCU部分还会负责执行替代/模拟的部分。