Cortex-M4核Kinetis平台的电容式触摸键盘设计
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2 系统硬件设计
由于采用了带有专用电容触控功能即TSI模块的MCU，因此简化了硬件电路的设计。一方面减少了开发成本，另一方面也降低了硬件电路的复杂性，增强了系统的稳定性和鲁棒性。本系统采用飞思卡尔最新推出的基于Cortex-M4核的Kinetis系列MCU，具体型号为MK60DX256VLQ 100，支持DSP扩展指令集，内部资源丰富，除了具有TSI模块外还具有一个USB OTG模块、一个SDHC模块和一个以太网模块等资源，便于本键盘系统以后的扩展应用，其中TSI模块主要特点为：
◆支持1 6个电容式触摸感应通道，并且每个通道都配有独立的计数结果寄存器；
◆拥有可配置的上下阈值寄存器，自动检测并比较外部电极的电容值变化；
◆支持不同工作模式下配置扫描周期；
◆支持在MCU低功耗休眠模式下的电容触摸唤醒功能；
◆支持温度和工作电压自动补偿；
◆拥有可编程外部电极和内部电容振荡器。
2．1 电容触控接口设计
外接电极与MCU的基本连接方式如图3所示，内置TSI模块接口极大地简化了硬件设计，只需简单地把外部电极通过一个限流电阻串联到相应的TSI模块通道上即可。限流电阻主要是为了防止电极与MCU之间的充放电电流过大而损害MC，限流电阻的大小根据实际情况而定。根据实际需要和布线方便，这里选择了4个电极分别连接到MCU TSI模块的0通道、6通道、7通道和8通道。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/176416.htm
2．2 触摸键盘PCB布局设计
本系统设计的电容式触摸键盘PCB布局如图4所示，利用带有绝缘漆的覆铜板作为电极板，并采用4块三角形状覆铜拼接组合成方形触摸键盘，同时该4块三角覆铜分别引出相应的接口至TSI模块的4个通道。该设计充分利用了电容式触摸感应技术的特点，没计灵活，仪采用4个TSI模块通道实现了9个触摸按键的功能，即每一个按键都是由不同的电极板组合构成，实现9种按键识别功能，节省了空间，降低了设计复杂程度，具体组合分配如表1所列。
由该分配表可知4个通道实现了9种不同的组合，通过软件算法上相应的处理就可以得到9种按键响应。另外需要注意的是，在实际PCB设计时，4块电檄板到TSI模块相应引脚的走线要尽量短，以减少不必要的电容效应，同时也降低环境噪声的影响。
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