相比于傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵，觸摸按鍵更加美觀時(shí)尚，因此應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛。瑞薩基于CTSU2新一代觸摸IP的觸控芯片推出以來(lái)，得到了很多客戶(hù)的青睞，尤其在白色家電產(chǎn)品上。本文基于RL78系列的G23，G22產(chǎn)品，談一談?dòng)|摸按鍵結(jié)合低功耗功能的具體實(shí)際應(yīng)用。

從2019年開(kāi)始，瑞薩推出了新一代的觸摸IP CTSU2，和上一代的CTSU相比，主要是在抗噪性能，靈敏度，低功耗等方面做了優(yōu)化和性能提升。增加了三頻率檢測(cè)功能，共用屏蔽電極技術(shù)，支持并行高速掃描，通過(guò)MEC多電極連接功能和Auto judgement自動(dòng)判斷功能降低整體功耗等，更加適合客戶(hù)的各種應(yīng)用場(chǎng)景。

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接下來(lái)，我們?cè)俳榻B一下瑞薩芯片的各種工作模式。除了正常運(yùn)行模式，芯片還支持各種不同的低功耗模式，比如輕度睡眠模式，待機(jī)模式，深度待機(jī)模式等。下圖做了具體匯總。

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我們可以看到，以上各種系列的觸摸芯片都支持SNOOZE模式。在該模式下，部分外設(shè)模塊可以在不喚醒CPU的情況下運(yùn)行，比如UART，AD，觸摸，定時(shí)器等。通過(guò)配置請(qǐng)求和結(jié)束條件，可以在待機(jī)模式下進(jìn)入或者退出SNOOZE模式。通過(guò)配置取消條件，SNOOZE模式也可以返回到正常運(yùn)行模式。可以說(shuō)，SNOOZE模式在觸摸低功耗應(yīng)用場(chǎng)景中是不可或缺的模式。下圖是一個(gè)典型的SNOOZE模式配合觸摸功能的應(yīng)用圖示。

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下面，我們就不同的觸摸應(yīng)用場(chǎng)景如何選擇低功耗功能進(jìn)行分類(lèi)分析。

01以G22芯片為例，該芯片支持MEC多電極連接功能和Auto judgement自動(dòng)判斷功能，因此可以最大程度的降低整體平均功耗。MEC多電極連接功可以通過(guò)連接MCU內(nèi)部的多個(gè)自容電極作為一個(gè)電極進(jìn)行測(cè)量，該功能最大好處在于觸摸任意按鍵既可以喚醒低功耗，無(wú)需去按特定按鍵。同時(shí)可以一次測(cè)量多個(gè)電極，因此可以縮短測(cè)量時(shí)間，并且可以降低功耗。下圖是MEC多電極連接+硬件自動(dòng)判斷與傳統(tǒng)觸摸的工作流程對(duì)比：

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那么，如何去設(shè)置MEC和SMS功能呢？硬件上沒(méi)有任何特殊操作，只需要軟件配置就可。瑞薩觸摸芯片使用QE for touch的軟件插件進(jìn)行配置，具體操作如下圖。

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實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

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G22芯片在6M主頻下，低功耗周期100ms，12個(gè)按鍵采用SMS+MEC功能，平均功耗：9.68uA

02對(duì)于G23等觸控芯片，本身不支持MEC功能，僅支持SMS功能，客戶(hù)使用該系列芯片使用時(shí)需注意這一點(diǎn)。同樣，SMS功能也是通過(guò)QE for touch來(lái)設(shè)置。具體見(jiàn)下圖：

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實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

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G23芯片在12M主頻下，低功耗周期100ms，獨(dú)立一個(gè)按鍵，采用SMS功能，平均功耗為10.78uA。

03需要注意的是，使用SMS功能能顯著降低功耗，但是SNOOZE模式有個(gè)限制，就是主頻Fclk必須選擇內(nèi)部高速晶振或者內(nèi)部中速晶振。如果，客戶(hù)開(kāi)發(fā)時(shí)采用了外置高速晶振或者陶振，是不能使用SMS這種功能的。

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如果客戶(hù)部分功能必須采用高精度的外置晶振，則需要具體分析客戶(hù)的需求。比如說(shuō)，洗衣機(jī)開(kāi)發(fā)時(shí)，水位監(jiān)測(cè)要求計(jì)時(shí)非常精準(zhǔn)，必須使用外部晶振，但是又要求功耗低于0.5W，甚至更低的功耗。這時(shí)就要考慮如何使用SMS功能。

我們做如下設(shè)計(jì)：外置晶振專(zhuān)門(mén)給特定定時(shí)器TML模塊使用，而其他外設(shè)和CPU仍然使用內(nèi)部高速晶振，就可以解決該問(wèn)題。

時(shí)鐘源配置

TML模塊配置

04如果客戶(hù)功能要求必須選擇外部高速晶振作為主頻，那么SMS功能不可用，我們可以采取軟件觸摸的方式。選擇TML模塊，時(shí)鐘源選擇內(nèi)部低速時(shí)鐘，根據(jù)需要設(shè)定喚醒周期，采用中斷來(lái)定時(shí)喚醒，喚醒后進(jìn)行按鍵掃描，根據(jù)按鍵狀態(tài)來(lái)判斷是否進(jìn)入正常運(yùn)行模式。

而這種方式則會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如果按鍵過(guò)多的話(huà)，那么掃描時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)功耗就會(huì)很大。為了降低功耗，可采取分組按鍵的方式。可選取電源鍵單獨(dú)一組，其他所有按鍵單獨(dú)一組。每次解除低功耗狀態(tài)后直接掃描電源鍵，這樣只需要掃描一個(gè)按鍵就可以判斷是否進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)這種方式，可以降低平均功耗。在QE for touch組件配置如下：

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這樣生成的觸摸參數(shù)會(huì)有兩組不同參數(shù)，我們只需要不同的邏輯調(diào)用不同的觸摸參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。

以上幾種情況，幾乎囊括了所有觸摸應(yīng)用場(chǎng)景低功耗功能的使用，可以根據(jù)用戶(hù)不同的需求進(jìn)行選擇使用。

此外，如果客戶(hù)電路板功耗過(guò)高的情況，首先需要檢查IO引腳設(shè)置，尤其檢查是否存在輸入腳懸空的情況；另外還需檢查進(jìn)入低功耗之前外圍模塊是否沒(méi)有關(guān)閉，尤其是AD等模擬模塊，觸摸模塊等。

如果在某一場(chǎng)景下，電路板功耗仍未達(dá)到客戶(hù)的要求。還可以采取更換主頻速率，減少觸摸掃描次數(shù)，將觸摸三頻掃描修改為單頻掃描等方式來(lái)降低功耗。上述方法需以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)，僅供參考。

綜上，瑞薩觸摸芯片本身功耗比較低，同時(shí)包含了SMS，MEC等降低功耗的措施，只要我們根據(jù)客戶(hù)的需求，選擇合理的降低功耗的策略，就能實(shí)現(xiàn)客戶(hù)的需求，達(dá)到業(yè)界最低功耗水平。