从呱呱坠地的婴儿到白发苍苍的老人，人类总是习惯于通过触摸感知世界。触摸并非是智能电子产品的专利，很多人在接触智能Touch电子产品前就有过类似的经历，在玻璃上、在沙地上，触摸是人类与生俱来的天性。首先电容Touch主要分为自容与互容，各有各的应用场景，有些场合两种同时使用，有的场合用其中一种效果更好。就是要看具体的结构与需求。 我们常用的手机、平板电脑的Touch以互容为主，最新的技术是自互容一体，也就是同时存在。 电容Touch技术很多年前就有了，但真正开始流行起来是始于Apple的MP3播放器。要采样到电容值的变化量，计算并能准确给出结果值，开始还是蛮有挑战的，随着应用场景的广泛化、用户要求不断提高、各技术的发展，Touch技术更新换代速度也是蛮快的。 新的Touch技术不但在性能、功耗上有进步，还在开发上非常灵活。Atmel的加入丰富了Microchip的触摸产品和解决方案。目前我们在这个领域算是佼佼者。Touch电容信号的采集基本是硬件化了，你可以把它简单理解为功能强大的ADC模块，不需要MCU过多的软件控制，大大释放了MCU的负荷，对于做低功耗也是有很大帮助。目前的Touch设计基本可以分成三大块，触摸传感器、信号采集、Touch算法库。而且后两者通常已基于一颗MCU，所以对于开发者来讲就比较简单了。 我们来看一下自容的简单等效电路。Cx （传感器自身电容） >> Cp2 & Cp1, 并且 Cf （手指触摸后的对地等效电容）>> Cx & Ct（手指触摸后传感器检测电容）是比较理想的，Cx与Ct是设计者比较关心的。同样，我们来看一下互容的简单等效电路。理想是Cx >> Cp2, Cp1, 并且 Cf >> Cx, Ct、Cx与Ct保持在合理区间能得到比较好的效果。实际项目中Cx通常在10 pF的量级，而Ct会比较小，如过能让Ct对Cx的影响大于3~5%，基本就可以有办法可靠工作了。先回顾一下中学里学习的等势体或连通器的概念，对电容触控原理的理解会比较容易。如下图两端容器有压差，就会形成流通性。可以把容器里蓝色部分看成是液体或电荷，只要底部是有效连通的，只要时间足够充裕，每次都能得到稳定后的数值。实际电容触控项目中每个传感器通道的等效电容约10 pF量级。在以往的低成本方案中，直接测量这个小电容数值的变化量是比较困难的，通常会变通间接去测量，有通过振荡电路的、有通过充电时间的、有通过外部放大的等等，这些方法已不是主流，在此不深入介绍。随着半导体集成度及精度的不断提高，现在的电容信号采样可以直接用ADC或增强型ADC读取。操作简单、速度快，可以释放MCU的工作负荷，让MCU可以有更多的时间做其他的工作或休眠降低功耗。是目前电容触控测量的主流方法。上图中绿色底标的CHOLD是ADC的采样保持电容，CX是外部触摸传感器的等效电容，这两个电容就可以看成是连通器的两端容器。中间有一些开关，可以协作分别完成两边电容的充电、放电、连通等动作，以前是软件来控制，现在基本是硬件完成，效率更进一步。这种方式就是电荷转移成等势体，然后进行采样。最新的芯片还会集成硬件滤波、放大倍数调整等，信号的信噪比也大大提高；CHOLD通常也是可以调节的，以配合外部的CX的大小，尽量数值相当，这样会得到较大的变化量。通常触摸信号会夹带或多或少的噪声一起输入进来，先经硬件低通滤波，如果硬件还是没有把噪声过滤干净的话，还有软件滤波、跳频等机制，把有效信号还原出来。只要传感器的结构设计合理，参数配置得当，触摸操作的准确度还是可以达到100%的。声明：本文选自Microchip 公司的公开资料，作者： James Li
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