电容式感应是一种新的传感技术，可以替代一些传统的机械式按钮、滑条或薄膜键盘，它通过检测导体的存在与否来感应信号，具有更好的抗水、防潮和温度变化能力以及提高产品性能的独特能力。

PSoC简述

Cypress公司的PSoC即可编程的片上系统，包括了可编程的模拟模块，如ADC、DAC、过滤器、比较器及CapSense等，可编程的数字模块，如时钟、计数器、PWM、URAT、SPI及IrDA等，芯片上集成了一个M8C的MCU，4K~32K的FLASH存储器以及256B~2KB的SDRAM。PSoC具有方便、灵活易用的特点，它高度集成，提供了灵活的设计平台，可提高设计效率，缩短开发周期、节省部件并能降低材料成本，此外，由于生产过程更加简单，从而使系统质量更加有保证。

PSoC既可以作为一个独立的系统进行按键的感应，也可以作为一个子系统与主机进行连接，进行多功能的集成控制。在PSoC平台上实现的电容式感应应用广泛，Cypress公司的CapSense Plus技术可以实现背光控制、LED驱动、马达控制、电源管理、I/O扩展、回转仪/加速表以及外界光感应，也可以用于目前常用的两种触摸屏控制器，即电阻触摸屏（4/5线）和电容触摸屏，包括2层的感应电容触摸屏（X-Y矩阵）和一层的表面电容触摸屏。目前Cypress公司提供了三种量产的产品支持电容式感应应用，即CY8C20x34和CY8C21x34/24x94，前者推荐用于只需CapSense的产品按键、LED控制、提供I2C和SPI接口。后者可用于需要CapSense和其它应用的场合，具有丰富的数字和模拟模块，可进行动态再配置。

CapSensePlus介绍

CapSensePlus技术在提供电容感应的同时，还可实现系统中的其它功能 。例如在LG巧克力系列手机中，使用了Cypress公司的CY8C21434-24LFX1芯片，它可以实现9个CapSense按键检测， 驱动5颗LED，并提供I2C接口。通过内置软件 的处理，可以有效防止按键的误判。

图1 PSoC结构图(略)

Cypress公司提供了PSoC Designer软件进行PSoC芯片的开发，首先根据选择的用户模块，预先分配数字和模拟模块，软件可以提供每个模块的硬件构造数据表，调用这个模块的启动代码，各种API函数和中断服务程序；第二步是拖动和放置用户模块；第三步是配置和连接用户模块到相应的I/O口，所有的连接设置过程都是可视化的；最后一步是添加代码，代码可以是C语言或汇编语言编写。通过以上四个简单的步骤，即可完成对PSoC芯片的设计。

对于一个MCU来说，它的资源在设计时就已经确定，用户只能选择使用或不使用某些资源，但不能改变资源的功能，即使一个经验丰富的MCU应用工程师，也只能用到一个MCU中90%的资源，总有一些资源被浪费或者冗余。而就PSoC来说，它由用户可自定义的数字和模拟模块组成，使PSoC芯 片的资源利用率超过120%。所谓的动态重构造技术类似于网络中 的时分复用技术，实现PSoC芯片中的数字模块和模拟模块的时分复用，在同一个系统中，不同的时刻，同一个或多个模块具有不同的功能，这样用户可以通过一颗PSoC芯片实现CapSensePlus功能。

设计实例

本例中包括模数转换器、数字脉宽调制器、调制电容电感以及串行传输器，共需要六个数字模块和五个模拟模块，虽然低成本的CY834芯片只有四个数字模块和四个模拟模块，但是可以通过动态重配置的方法实现上述功能。

本例中的10位AD转换器用于对电位器的电压进行采样，转换后的值用于设置PWM的脉冲宽度以控制LED的亮度，这样可实现通过调节电位器的方法改变LED的亮度。首先在第一重构造中选择和放置ADC模块，并设置其参数和路由。在基本的模块构造中选择和放置PWM模块，并设置其参数。CSD模块是通过∑-Δ技术检测微小电容的变化，进而实现对手指触摸感应的检测，其敏感度可以通过设置用户模块参数来调节，本例中，触按相应感应器时，LED被点亮。因此在第二重的配置中放置CSD模块，并设置参数。用户可以利用CapSense向导快速建立每个感应模块和I/O口之间的对应关系。用户板和PC之间的串行数据通信通过TX模块实现，可实时观察CSD模块采样数据， 方便CSD参数的调试。因此需要在第三重构造中放置TX8模块，并设置参数。Cypress还提供了PC端的调试软件，可以图形化显示每个按键的数据。

总之，Cypress提供CapSense芯片，其电容感应I/O范围广，具有市场上最小的封装，电压范围宽，扫描速度快。同时还提供了系列的开发套件，包括设计实例和全部所需的软件，以及可直接联接PSoC的在线仿真器，帮助用户进行快速开发。

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问答选编

问：请问电容触摸感应精度如何？能够支持多大的屏？

答：对触摸感应按键，电容触摸感应没有精度问题；对电容 触摸感应滑条和触摸屏CapSense，有非常高的精度，并 可以由用户设定，例如1/10cm~1/100cm。

问：如果打算将PSoC模块直接用于电容式传感器的电容量的精密检测，其允许测量的电容范围及精度大约是多少？测量时有什么需要注意的事项吗？

答：如果将PSoC模块直接用于电容量的精密检测，具体测量范围取决于用户的硬件和软件算法设计，根据经验，测量范围和精度可以做到0.01pf-20mf。如果测量小电容， 例如PF级，则最好采用专用的夹具。

问：电容式感应可以检测到圆形物体的位置吗？

答：可以 ， CSA和CSD方法预设了线性滑条应用的算法， 只需做简单的修改就可以用作圆形的滑条，已经有过这样的成功案例。

问：影响电容传感器性能的环境干扰主要有哪些？

答：CapSense有很好的抗干扰性能。对于低频和中频干扰， 以及温度、湿度变化等不需要增加任何外部器件，RF干扰只需增加串连电阻就可以取得好的抗干扰性能。当然，它和其他芯片一样都需要稳定的电源。

问：利用电容感应可以测量电容值吗？

答：可以配制成测量电容的方式，但要经过校准。在典型的人机接口设备中，capsense只用来测量电容的变化，而不是确切的电容值。

问：与电阻式感应相比，电容式感应输入技术在中小尺寸平板显示器上输入或控制点状目标有什么优势？

答：电容感应在透光率、抗刮伤/划伤、寿命以及低漂移方面有明显优势。

问：在动态重配置中，切换不同配置时会不会出现比较明显的系统延迟？

答：根据经验，不同配置切换时是不会出现明显的系统延迟的。当不同配置切换时，只是PSoC内部相应的寄存器 设置值发生变化，而通常寄存器的读写都是比较快的。

问：PSoC desigener和PSoC Express能配合使用吗？

答：完全可以，它们是互补的关系。首先，Express可以完成 绝大部分设计，假如某些部分使用Express完成不了，可 以 使用Designer完成。使用Exp ress设计时，同时会自动生成Designer软件包，可以使用Express做先期设计， 减少时间，然后通过Designer进行优化，进行功能补充。

问：Capsense的应用是不是只限于手指与器件的接触，该如何解决误操作问题（例如用别的塑料器件来接触铜箔）？

答：其它材料接触Capsense Sensor也会引起检测结果的变化，通过调试可以让PSoC检测到此类接触。对于误触发的解决，硬件上主要依靠拉开sensor之间的距离，软件上可设置合适的参数以及设置优先级。

问：请问动态重构时，是否需要注意重构会对原来的功能有不利影响？

答：重构不会对基本配置产生影响，假如用户需要一直使用某些模块，则可以把它们设置到基本配置中。

问：有一些capsense产品对环境会有记忆，比如初始化时按住键，正常使用时就会出错。针对这个有什么方法吗？

答：解决方案中已经考虑到了这些影响并作出了相应处理， 就这个例子而言，PSoC一旦遇到这种情况就会自动重设内部的参数，从而可以正常工作。

问：我们开发的一款产品，在开机进入系统的过程中，触摸 按 键的Threshold值会发生突变，Diff值超出正常值近4倍，且突变的持续时间很长（超过1秒钟），造成了按 键误触发。请帮助分析这个问题的产生原因和解决办法。

答：建议查找开机进入系统的过程中有没有特别的干扰信号，以及电源有没有异常的波动，或者可以尝试进入系统之后再开启PSoC。