PSoC设计低功耗触摸按键应用系统

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1. 引言
　　电容式触摸按键已经在越来越多的电子产品中得到应用，相对于传统机械式按键，电容式触摸按键可以增加产品外观设计的灵活性，提高按键使用寿命，为用户带来全新的零压力触控体验，从而提升产品的品质。因此，稳定可靠的触摸按键技术也益发变得重要。
　　Cypress的PSoC系列产品具有高效可靠的触摸按键技术——CapSense，很多电子产品皆已使用该技术实现触摸按键。PSoC(可编程片上系统)是Cypress半导体生产的包含有8位微处理器核和数字与模拟混合信号阵列的可编程片上系统。其应用领域与8位的MCU相同。区别于8位的MCU，PSoC的数字资源(如定时器、PWM、UART等等)和模拟资源(放大器、比较器、滤波器等等)以数字模块和模拟模块的方式给出。不同型号的PSoC芯片的差异主要在于其拥有的数字模块和模拟模块的数量的不同。用户可以根据自己的需要来定义这些模块。所有这些预定义的模块被称之为用户模块(User Module)。PSoC的开发IDE——PSoC Designer也为用户提供这些用户模块的API函数供用户编程时调用。
　　由于PSoC可以同时处理模拟信号和数字信号，并且它的数字模块和模拟模块资源可以由用户配置，所以与MCU相比有更好的弹性和更高的集成度。这些性能使得它适合便携式设备的触摸按键应用。但便携式设备的触摸按键应用通常要求芯片有低的功耗，这就需要工程师深入细致的了解PSoC诸多特性。本文即针对应用工程师的需求，以Cypress CY8C22545 产品系列为例，分析了芯片资源配置对功耗的影响，然后讨论了PSoC低功耗固件代码的实现方法，从而为应用工程师提供快捷直观的技术参考。
　　2. PSoC芯片资源配置
　　每个型号的PSoC芯片都包含一些全局资源配置，表格 1列出了CY8C22545产品系列一些常用的全局资源。

对于扫描按键并判断是否唤醒系统，PSoC也存在着三种不同的方式。
　　Ø 固定按键唤醒系统
　　采用固定按键的方式唤醒系统能有效的降低系统扫描按键的时间。系统无需扫描所有的按键，只需扫描固定的一个按键，这可以大大降低在待机状态下扫描按键的时间。
　　Ø 任意按键唤醒系统
　　如果系统要求任意按键唤醒系统，那么以上介绍的固定按键唤醒系统方法不能满足。Cypress特有的内部模拟总线的方式，可以将全部的按键组合成一个“大按键”。这样系统待机时，只需要对这个“大按键”扫描一次，就能判断是否有手指触摸到任何按键上。不论任何一个按键被手指触摸，都可以唤醒系统。系统唤醒后，将“大按键”分解，进行正常的按键扫描处理，区分哪个按键按下，进行任务处理。使用这种方法，系统的待机平均电流与使用固定按键唤醒系统的方法相同。
　　Ø 手指接近唤醒系统
　　手指接近唤醒系统是Cypress的一项成熟的技术。此方法是建立在任意按键唤醒系统方法基础之上的。在系统待机时，也是使用一个“大按键”进行扫描。与上个方法不同的地方在于：不是当手指触摸到键盘时唤醒系统，而是当手指靠近键盘时就唤醒系统。系统唤醒后立即将“大按键”分解为正常按键，进行按键扫描。相对于任意按键唤醒系统方法，这种方法能加快系统对按键的相应速度，还可以使产品具有更加丰富的功能特性。
　　4. 总结
　　本文从芯片参数配置和固件开发两个方面，详细分析了影响PSoC功耗的硬件因素，以及如何实现低功耗的休眠模式和唤醒方式，从而使得设计工程师可以参考本文方便快捷的开发低功耗的触摸按键应用。
　　参考文献
　　[1]. AN2398: Low Power CapSense® Design using CY8C22x45，Cypress Semiconductor Ltd.
　　[2]. AN2360: Capacitive Sensing-Power and Sleep Considerations, Cypress Semiconductor Ltd.
　　[3]. Datasheet of CSD2X User Module, Cypress Semiconductor Ltd.
　　[4]. CY8C22x45 Technical Reference Manual, Cypress Semiconductor Ltd.
　　[5]. Datasheet of CY8C22x45, Cypress Semiconductor Ltd.