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，以仿真機械按鈕的啟動/關閉狀態。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)來檢測任何持續動作(按壓)，即可發現按壓行為。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輪詢掃描線，并檢查讀取線是否有任何持續/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‘1’，系統會一次輪詢一條掃描線，輪詢后將線路切換至‘0’狀態，其他線路則維持為 “1”的邏輯狀態。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行按鍵掃描任務，因此對單芯片系統而言缺乏效率且不實用。　　

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，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，系統會輪詢掃描線，找出按壓的按鈕，或是持續輪詢或是當發生中斷時才輪詢。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部分還會負責執行替代/模擬的部分。