高級LED效果燈的電容式感應如何設計

電容式觸摸感應是一項用于在智能手機、平板電腦、液晶和LED電視等各種電子應用中實現直觀用戶界面（UI）的流行技術。觸摸按鍵正在快速取代傳統的機械按鍵。不過，與本身提供用戶觸覺反饋的機械按鍵不同，觸摸按鍵需要額外的組件才能提供反饋。LED廣泛用于實現視覺反饋，并為基于觸摸的UI提供背光照明。

一些應用除了簡單地開啟和關閉LED之外還需要更多視覺效果。舉例來說，筆記本電腦可在設備待機狀態下讓電源LED閃爍，亮度發生明暗變化，形成一種所謂的呼吸效應，這也是設備中使用的眾多LED效果（淡入淡出或閃爍）之一。高級LED效果結合電容式觸摸按鍵能提高系統的美感并改善用戶體驗。

我們通常希望使用同一片上系統（SoC）來實現多種特性，從而降低BOM成本。在共有四部分的系列文章中，我們將介紹用同一SoC實現電容式感應和LED照明的不同方面，包括：

●我們將通過實際使用案例簡單介紹電容式感應型UI應用中所采用的不同LED照明技術。

●脈沖寬度調節（PWM）是實現LED效果的常見技術之一。我們將分析采用PWM技術的不同LED效果實現方案，從而探討如何選擇適當的SoC。

●在同一SoC中整合實現多種特性肯定會充滿挑戰。要確保設計的高健碩性，就必須解決這些挑戰。我們將討論的常見挑戰包括：LED和電容式傳感器之間的串擾、驅動強度功能、導致電容式感應子系統內部噪聲的LED負載瞬態以及避免方法。

●功耗優化對于任何電子系統都非常重要。我們將討論需要LED效果的應用的低功耗設計考慮因素。

LED效果

高效的用戶界面設計需要在具備電容式觸摸按鍵情況下提供某種用戶反饋功能。當用戶按壓機械按鍵時，機械按鍵本身就具備觸覺反饋功能。然而電容式按鍵則不能提供這種觸覺反饋。因此，采用電容式觸摸按鍵的UI可以采用不同的反饋形式，包括視覺、音效、觸覺等。根據用戶界面設計，也可組合采用多種不同類型的反饋。在這些反饋類型中，用LED實現視覺反饋是一種常見的選擇。我們在此將介紹一些不同類型的LED效果及其使用案例。

傳感器狀態驅動的LED控制

為了改進對用戶的視覺反饋或模仿機械開關，LED可在固件中采取多種不同的控制方式。一些常見的方法包括：

1.LED開關

這是最簡單的LED效果類型，通常用來顯示觸摸狀態。LED位于傳感器導體片背后作為背光。當有觸摸時，此LED點亮為按鍵提供照明，沒有觸摸時LED就關閉。該應用實例為Samsung Galaxy S4等Android 手機的菜單或后退按鍵。

2.閃爍

電視機制造商通常為不同型號的電視提供標準的遙控器。遙控器上的某些按鍵可能不支持某些型號的電視機。在此情況下，如果觸摸的按鍵無效，可通過LED閃爍背光效果來發出提示，這是通過周期性開關LED來實現的。

3.切換

設想一下，房間燈光用機械開關控制。按下一次開關，燈會打開。只要開關繼續保持這種狀態，燈就會一直開著。再按一次開關，燈就會熄滅。切換特性類似于這種機械切換開關。當觸摸電容式按鍵時，相應的LED燈會點亮。即便用戶手指離開按鍵，LED燈還會一直亮著。如果用戶再次觸摸按鍵，LED燈就會關閉。也就是說，在每個電容式傳感器狀態的上升沿，輸出狀態都會切換其狀態，具體如下圖所示。CS0反映傳感器狀態，而GPO0反映LED狀態。

高級LED效果燈的電容式感應如何設計

圖1：LED切換

4.LED開啟時間

通常對于電容式按鍵來說，LED直接位于按鍵之下，從中心位置發光。用戶手指放在按鍵上，LED就會被隱藏起來。在此情況下，如果用戶手剛從按鍵上拿開LED燈就馬上關閉，那么用戶可能難以確定按鍵操作到底成功沒有。為此，我們可以讓LED在觸摸結束后保持“開啟”一小段時間，從而為用戶提供更好的視覺反饋。這種特性就叫LED開啟時間，如圖2所示。

高級LED效果燈的電容式感應如何設計