TI MCU 及触控方案设计

大家好 我是Terry Hang 当今的智能音响市场可谓是比较成熟了 那但是也很久没有让大家有眼前一亮的创新的可谓是 所有今天我打算给大家带来一款不大但是很有亮点的方案 金属触摸 那在这个之前我首先我们来看一下简短的视频来去介绍TI的触摸方案 在这个视频中大家也看到了其实TI的触摸方案可以应用到很多的应用场景 那不管是这种普通的塑料触摸或者是亚克力的触摸 或者是比较厚的玻璃触摸都是可以做一些方案的支持 那同时我在这里大概总结了几点 来去分享一下其实TI的触摸方案的一些特点 那第一点就是我们提到的干扰性 那第二点就是说在这个触摸的过程中你要保持系统的一个低功耗 那最后一点就是说它的一个超小体积的一个支持 那我认为这三点是目前在触摸的一个应用场景过程中一些比较基本的一些点 那我们后面我们发现会转向这种金属触摸 以及这种抗水设计是后面它在触摸的领域下一个比较有亮点的方案 那右边这幅图是TI的MSP430FR2633芯片的一个整体的系统框图 那在这里面我强调一点就是TI的触摸是一个硬件触摸 它并不是通过我们之前通过软件的方式进行timer软件实现形式 来做硬件的触摸 那它是完全由硬件的IP内核来去做的触摸 也就是说通过这种硬件的触摸才能达到一个比较不错的抗干扰性 的一个触摸方案 那今天我们主要聚焦在我们一个智能音箱 smart speaker的金属触摸的一个实现方式 那在讲这个触摸之前其实由很多时候是让工程师很头痛的一件事情 就是如何来去保证你在设计在正常使用的时候 不受这种外界的环境干扰导致这些误触发也好 还有是你在你的产品设计过程中其实你有很多这种EMC EST还有这种CEI的这种测试导致在这些测试的过程中 你的触摸方案也不会被这些外界的干扰所导致这些触摸的误触发 那其实从TI从芯片极通过了这个IEC61000的认证 那这个认证如果大家对这个比较熟悉的话 已经是在这种噪声干扰的情境下 一个比较难过的认证 那其实TI也是从芯片级已经完全pass了这个认证 那其实也提供了一个从芯片级的抗干扰的很好的一个设计 那其实我们还是有很多产品在逐渐的向小型化来去发展 那其实TI的触摸方案也支持这种超小的2.3乘2.3体积的一个触摸芯片 那除了我们现在比较流行的智能音箱的市场 其实触摸的方案可以用在很多种场景 那我们今天主要是聚焦在智能音箱 回到我们刚才开场的时候提到一句话就是 其实在这种目前比较主流的 智能音箱的市场 想象一下大家如果是把这个智能音箱 换成一个全金属的以及把它的表面它的顶盖也是设计成全金属的 配合这种高温的倒角 然后你可以在这个金属的表面进行触摸的操作 那是不是会让你更有一些相对于目前市面上比较通常这种塑料的触摸 有不一样的体验 那今天我就想跟大家分享TI如何在这种触摸 领域上做到全面的金属触摸 那在讲这个之前我们首先看一下支持这个金属触摸的芯片 就是MSP430FR2633 那它的一个整体的架构 那在这我不会一个一个去和大家去过每一个的特性 那在这里还是强调一点它本身除了touch之外它本身还是一颗MCU 也就是说它本身是MSP430的一个内核 它可以除了做我们的touch之外的一些所有MSU可以提供 给应用设计的一些使用包括ADC 包括PWM 包括你的uart的各种通信 那首先我们可以看一下我们通常的一个塑料触摸或者是玻璃触摸 是一个什么样的架构 那其实大家对触摸比较熟悉的话 那这幅图的话就是讲了一个最基本的它的实现原理 那电池现实通过这种辐射方式然后向外去投射出来 那我们的手指触摸到这个塑料和亚克力的时候产生一个电容的变化 那通过电容的变化去来去进行触摸的检测 那右边这幅图就是说金属触摸顾名思义 就是我们不是在塑料或亚克力上进行的触摸 我们是在一整块金属上然后去做触摸 在金属上去做触摸的形式相对于之前就发生了一个很明显的变化 它在中间会加一层我们叫spacer就是中间的胶 我们在这个胶上 在胶的之上是有我们这个一整块的金属 那它具体的原理是什么呢 那通过这幅图我们就会比较形象的来去解释如何去做到一个金属触摸 那大家会看到这幅图等效成我们的下面这一个电容的模型 当我们的手指去触摸到我们金属表面的过程中 其实我们的金属表面会产生一个非常非常微小的一个形变 那这个微小的心电会导致我的d发生一个降低 那我的d降低之后我的电容就会增大 那在这个电容增大的过程中我就可以通过TI的 触摸方案触摸芯片来去检测到我们电容发生的一个变化 那在这里边其实有两点是比较难去实现的点 那第一点就是你的触摸芯片要有足够高的灵敏度 来去识别到一个非常小的电容的变化 那第二点就是说它在这个过程中如何抵抗你的噪声 不让那个噪声来去干扰你 来去正常的识别你的触摸按键 那这两点其实TI的触摸方案完美的解决了我们客户的应用方案的使用 那提到金属触摸其实它有很多优点 我们可以看到它可以支持全面的防水 那他也有一个很高的这种高抗干扰性的一个特点 那同时它也可以实现3D touch 就是它并不是一个零和一的一个实现 它可以实现多级的压感的一个触控 那同时金属这种一体化的这种成型以及它的拉丝以及喷砂的美感相对于 我们目前的塑料它是没办法去和这种金属来去凭美感 那这几点就是说如果你的产品实现了金属触摸 其实它是有很多点可以去提升你的产品 相对于市面上的一些产品的一些不同点 那其实TI也提供了就是一个metal touch的一个评估板 那这幅图就是讲的它的内部的一个架构 那它主要分为三层 第一层就是我们看到的金属层 那第二层就是它的spacer胶层 那第三层就是它的通常PCB也就是我们touch panel的一个层 那看似一个比较简单的设计 那其实在metal touch的一个设计过程中还是有很多细节需要注意的 那再这里和大家分享两点 就是我们看到的左侧这幅图 那如果你的金属触摸的设计过程中 当你的手去按压某一个按键的过程中 你其实并不想让它另外一个边跳起来 这样的话其实会对你的另外一侧按键造成一个误触发的一个不好的设计 那第二点就是说如果我按了 我两个按键 非按进去中间的部分 那它的PCB如果你下面也已经发生了一个形变 那会导致其实你在触摸过程中都会产生两个按键的触摸 那这两点也是一个不好的一个设计 那好的设计是什么呢 我们会看到右边这幅图 其实我再去按压我的这个按键的同时我只需要让我一个按键 产生一个形变来去检测我这一个按键的触摸操作 而并非像我左侧这幅图产生一样的一个误动作 那TI也在这里面提供了一个相关的工具设计 那第一个就是我们的Captivate design center 那我们会看到在这幅图里面 你完全可以通过这种图形化的设计方式 然后来去将你的型号你要实现的不管是你的旋转的功能 还是你的滑条的功能 或者你的按键的功能 然后来去在这个地方用图形化的方式来去设计 当你的图形化完成之后你可以点击产生你的工程和你的源代码 就把你所有的touch使用的源代码就产生完成 那你不再需要一个一个的去调用底层的一些东西来去做你的touch的一些应用 那会让你的设计会更快更加便捷地来去做你的touch的方案 那第二点TI其实也推出metal touch的一个设计的一个工具 那在这个工具上你可以很好的来去评估你的金属的厚度 你的touch panel的大小 以及你的胶的厚度是多少 然后来去用这种工具性的东西来去评估你的设计是否是在前期的时候 是一个好的设计还是一个需要去改进的一个设计 那在这里面想去跟大家分享一个metal touch的一个成功的一个案例 那我们现在已经有客户已经实现了这种在这个音箱上面的 一整块的金属 实现触摸的方案 那从整体的外观和实用性的角度来讲确实相对于现在目前 主流的一些塑料的这种音箱比较大的一个质的提升 它的外观也好它的这种设计的体验度也好 会是一个很不错的体验 那最后想跟大家分享的是如果大家对TI的这个touch感兴趣 那其实TI还是有很多这个资料可以和大家来进行分享包括 其实TI的[听不清]以及它的这些相关的设计 的一些实用笔记都会在这个里面做体现 那今天就想跟大家分享一下 这个目前比较成熟的市场的智能音箱的这个领域里边 给大家分享了一下金属触摸的一个方案