電容式觸摸替代機械式按鍵

　　機械式按鍵與薄膜開關的時代已經被創(chuàng)新酷炫的電容式觸摸感應技術所替代，它容易使用而且更加耐用。大多數設計只須經過極小的修改，就能加入電容式觸摸按鍵。設計人員很容易就可以使用簡單耐用的觸摸替代機械按鍵。

　　當今市場上有許多簡單易用的電容式觸摸設計，可直接使用觸摸傳感器來替代按鍵。傳感器檢測到手指存在時，就會把輸出引腳切換至高或低狀態(tài)，以仿真機械按鈕的啟動/關閉狀態(tài)。但這種替代還不僅止于此。有許多特殊種類的機械式用戶接口無法在1：1輸入/輸出模式下工作，包括機械鍵盤。雖然機械鍵盤接口結構簡單，但要替代的不只是一個個按鈕。本文將探討各種利用電容式觸摸傳感器替代機械鍵盤的方法。

　　機械鍵盤：底層基礎結構

　　傳統(tǒng)機械鍵盤把許多按鈕排成數行與數列的矩陣。通過驅動列或行線(掃描線)，檢查另一條線(讀取線)來檢測任何持續(xù)動作(按壓)，即可發(fā)現按壓行為。這種設計概念可分成兩類：

　　輪詢式(Polling-based)
　　中斷式(Interrupt-based)

　　輪詢式：

　　獨立式按鍵掃描控制器通常會持續(xù)輪詢掃描線，并檢查讀取線是否有任何持續(xù)/按壓動作。讀取線通常會通過一個電阻上拉至電源(Vcc) 或邏輯狀態(tài)‘1’，系統(tǒng)會一次輪詢一條掃描線，輪詢后將線路切換至‘0’狀態(tài)，其他線路則維持為 “1”的邏輯狀態(tài)。每當有按鈕按壓時，掃描與讀取線就會短路，掃描線的 ‘0’會傳送到讀取線，代表有按鈕按壓(如圖1所示)。當檢測到按壓時，控制器會通過I2C或SPI等通訊接口把事件報告給主控端，而不是讓主控端自己執(zhí)行按鍵掃描任務，因此對單芯片系統(tǒng)而言缺乏效率且不實用?！　?/p>

圖1：機械鍵盤工作模式

　　中斷式:

　　這種方法通常用在host/master自己掃描按鍵的系統(tǒng)，所有掃描線都接地，而讀取線則上拉至Vcc。當按鈕被按壓后，掃描線的 ‘0’就會通過物理短路(按鍵按壓)傳送到讀取線。讀取線讀取到 ‘0’時，會觸發(fā)一個中斷。host此時會輪詢掃描線，找出按壓的按鍵。host不必持續(xù)對掃描線進行輪詢，因此能改善CPU的帶寬使用情況。

　　機械鍵盤：頂尖替代方案

　　前面所介紹的方法中，系統(tǒng)會輪詢掃描線，找出按壓的按鈕，或是持續(xù)輪詢或是當發(fā)生中斷時才輪詢。這就構成了替代方法的基礎。大多數電容式觸摸控制器都屬于微控制器，它不只是有電容感應的功能。電容式觸摸控制器的MCU部分還會負責執(zhí)行替代/模擬的部分。