| 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(shí)現直觀(guān)用戶(hù)界面（UI）的流行技術(shù)。觸摸按鍵正在快速取代傳統的機械按鍵。不過(guò)，與本身提供用戶(hù)觸覺(jué)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(shí)現視覺(jué)反饋，并為基于觸摸的UI提供背光照明。
一些應用除了簡(jiǎn)單地開(kāi)啟和關(guān)閉LED之外還需要更多視覺(jué)效果。舉例來(lái)說(shuō)，筆記本電腦可在設備待機狀態(tài)下讓電源LED閃爍，亮度發(fā)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(hù)體驗。
我們通常希望使用同一片上系統（SoC）來(lái)實(shí)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(shí)現電容式感應和LED照明的不同方面，包括：
●我們將通過(guò)實(shí)際使用案例簡(jiǎn)單介紹電容式感應型UI應用中所采用的不同LED照明技術(shù)。
●脈沖寬度調節（PWM）是實(shí)現LED效果的常見(jiàn)技術(shù)之一。我們將分析采用PWM技術(shù)的不同LED效果實(shí)現方案，從而探討如何選擇適當的SoC。
●在同一SoC中整合實(shí)現多種特性肯定會(huì )充滿(mǎn)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(jiàn)挑戰包括：LED和電容式傳感器之間的串擾、驅動(dòng)強度功能、導致電容式感應子系統內部噪聲的LED負載瞬態(tài)以及避免方法。
●功耗優(yōu)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(hù)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(hù)反饋功能。當用戶(hù)按壓機械按鍵時(shí)，機械按鍵本身就具備觸覺(jué)反饋功能。然而電容式按鍵則不能提供這種觸覺(jué)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(jué)、音效、觸覺(jué)等。根據用戶(hù)界面設計，也可組合采用多種不同類(lèi)型的反饋。在這些反饋類(lèi)型中，用LED實(shí)現視覺(jué)反饋是一種常見(jiàn)的選擇。我們在此將介紹一些不同類(lèi)型的LED效果及其使用案例。
傳感器狀態(tài)驅動(dòng)的LED控制
為了改進(jìn)對用戶(hù)的視覺(jué)反饋或模仿機械開(kāi)關(guān)，LED可在固件中采取多種不同的控制方式。一些常見(jiàn)的方法包括：
1.LED開(kāi)關(guān)
這是最簡(jiǎn)單的LED效果類(lèi)型，通常用來(lái)顯示觸摸狀態(tài)。LED位于傳感器導體片背后作為背光。當有觸摸時(shí)，此LED點(diǎn)亮為按鍵提供照明，沒(méi)有觸摸時(shí)LED就關(guān)閉。該應用實(shí)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(wú)效，可通過(guò)LED閃爍背光效果來(lái)發(fā)出提示，這是通過(guò)周期性開(kāi)關(guān)LED來(lái)實(shí)現的。
3.切換
設想一下，房間燈光用機械開(kāi)關(guān)控制。按下一次開(kāi)關(guān)，燈會(huì )打開(kāi)。只要開(kāi)關(guān)繼續保持這種狀態(tài)，燈就會(huì )一直開(kāi)著(zhù)。再按一次開(kāi)關(guān)，燈就會(huì )熄滅。切換特性類(lèi)似于這種機械切換開(kāi)關(guān)。當觸摸電容式按鍵時(shí)，相應的LED燈會(huì )點(diǎn)亮。即便用戶(hù)手指離開(kāi)按鍵，LED燈還會(huì )一直亮著(zhù)。如果用戶(hù)再次觸摸按鍵，LED燈就會(huì )關(guān)閉。也就是說(shuō)，在每個(gè)電容式傳感器狀態(tài)的上升沿，輸出狀態(tài)都會(huì )切換其狀態(tài)，具體如下圖所示。CS0反映傳感器狀態(tài)，而GPO0反映LED狀態(tài)。
圖1：LED切換
4.LED開(kāi)啟時(shí)間
通常對于電容式按鍵來(lái)說(shuō)，LED直接位于按鍵之下，從中心位置發(fā)光。用戶(hù)手指放在按鍵上，LED就會(huì )被隱藏起來(lái)。在此情況下，如果用戶(hù)手剛從按鍵上拿開(kāi)LED燈就馬上關(guān)閉，那么用戶(hù)可能難以確定按鍵操作到底成功沒(méi)有。為此，我們可以讓LED在觸摸結束后保持“開(kāi)啟”一小段時(shí)間，從而為用戶(hù)提供更好的視覺(jué)反饋。這種特性就叫LED開(kāi)啟時(shí)間，如圖2所示。
圖2：LED開(kāi)啟時(shí)間
高級LED效果
通過(guò)改變LED燈的亮度能夠實(shí)現許多高級效果。設想一下，一臺電視機的前面板可通過(guò)觸摸按鍵實(shí)現不同操作，包括調節音量等。下圖就是電視機面板的一個(gè)實(shí)例。
圖3：采用背光觸摸按鍵的電視前面板
面板為全黑色，表面光亮，匹配邊角設計和美學(xué)效果要求。為了讓用戶(hù)能在黑暗條件下方便控制，按鍵始終用低亮度LED點(diǎn)亮。如果觸摸到按鍵，LED亮度會(huì )提高。
PWM是LED亮度控制應用中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)改變PWM輸出的占空比，我們能如圖4一樣調節LED亮度，從而讓用戶(hù)界面的亮度對應于按鍵狀態(tài)和環(huán)境光條件。事實(shí)上，改變亮度正是呼吸、淡入淡出等高級效果的基礎所在。我們將在第二部分介紹PWM的設計參數和多種不同實(shí)現方案。
圖4：LED亮度控制
1.LED淡入淡出
淡入淡出就是讓亮度逐級變化。低亮度變?yōu)楦吡炼冉械�，相反的就叫淡出。通過(guò)不同LED狀態(tài)之間的一系列小步驟逐漸改變占空比，我們能實(shí)現淡入淡出效果（見(jiàn)下圖）。
圖5：LED淡入淡出
2.LED呼吸
我們在本文開(kāi)始處通過(guò)筆記本電腦的電源鍵為例簡(jiǎn)單介紹了一下呼吸效應。持續地逐漸提升或逐漸下降兩級之間的占空比能讓LED形成“呼吸”的效果，如圖6所示。待機模式下電源按鍵支持呼吸效應能告訴用戶(hù)電源按鍵是活動(dòng)狀態(tài)并能進(jìn)行操作。
圖6：LED呼吸
一些廠(chǎng)商已經(jīng)推出了用單芯片實(shí)現上述高級LED效果和電容式感應的可配置型器件，比方說(shuō)賽普拉斯的CY8CMBR2110和CapSense MBR3。
我們在本部分中通過(guò)實(shí)際使用案例介紹了電容式感應型UI應用中所采用的不同LED照明技術(shù)。在第二部分中，我們將介紹實(shí)現PWM的不同方法。
下面我們將了解一下實(shí)現脈沖寬度調制（PWM，面向LED控制應用的關(guān)鍵技術(shù)）的各種不同方法。
PWM有兩大屬性：
頻率：用PWM信號快速開(kāi)關(guān)LED，由于開(kāi)關(guān)頻率會(huì )產(chǎn)生LED閃爍，因此PWM頻率應大于100 Hz，確保人眼不會(huì )感覺(jué)到閃爍。
占空比：PWM通過(guò)改變占空比、保持負載電流恒定以控制LED的亮度。LED的平均電流取決于占空比。平均電流會(huì )隨占空比的提升而升高，進(jìn)而提高亮度。占空比在0%和100%之間的步長(cháng)數量應滿(mǎn)足應用中需要調節的不同亮度級數量要求。舉例來(lái)說(shuō)，如果應用在完全關(guān)閉（0%）到完全開(kāi)啟（100%）之間需要20個(gè)亮度級，那么就應支持5%的步長(cháng)（除完全關(guān)閉之外包含20個(gè)步長(cháng)）。
用微控制器實(shí)現PWM有兩種方法。我們可用簡(jiǎn)單的定時(shí)器/計數器在固件中實(shí)現整個(gè)PWM邏輯，也可以選擇集成硬件PWM功能的高級控制器來(lái)實(shí)現。
基于固件的PWM實(shí)現方案
簡(jiǎn)單的固件實(shí)現方案需要定時(shí)器和中斷服務(wù)子程序（ISR）。定時(shí)器在與占空比每個(gè)步長(cháng)大小的相同時(shí)間內創(chuàng )造中斷。舉例來(lái)說(shuō)，如果PWM周期為10ms（100Hz）而步長(cháng)大小為1ms（10%的占空比），那么定時(shí)器就要每1ms對CPU發(fā)出中斷，即：定時(shí)器周期 = 脈沖寬度/步長(cháng)大小。
圖1給出了ISR中的邏輯。PULSE_WIDTH和ON_TIME代表PWM步長(cháng)數量的脈沖寬度和開(kāi)啟時(shí)間。舉例來(lái)說(shuō)，PULSE_WIDTH = 5即滿(mǎn)足5個(gè)亮度級的要求，而ON_TIME = 2則滿(mǎn)足40%的占空比要求。ISR變量isrVar控制輸出何時(shí)切換開(kāi)/關(guān)。該邏輯可方便地進(jìn)行擴展，從而支持多個(gè)LED引腳，而每個(gè)LED都有不同的占空比。
圖1：固件PWM ISR邏輯
基于硬件的PWM實(shí)現方案
高級控制器有驅動(dòng)PWM的專(zhuān)用硬件塊。舉例來(lái)說(shuō)，賽普拉斯的PSoC4有一個(gè)TCPWM硬件塊，能實(shí)現基于硬件的PWM驅動(dòng)。通常說(shuō)來(lái)，我們用帶有比較功能的定時(shí)器來(lái)實(shí)現它，邏輯類(lèi)似于上面討論的固件邏輯。定時(shí)器將采用比較寄存器和周期寄存器。周期寄存器載入的值等于脈沖寬度，而比較寄存器載入的值等于開(kāi)啟時(shí)間。只要比較值大于tick值，定時(shí)器輸出就會(huì )走高，反之就會(huì )走低。此外，tick值達到最大（16位定時(shí)器為65535）時(shí)，會(huì )自動(dòng)回滾為零。當輸出布線(xiàn)到端口引腳，從而能用硬件塊直接驅動(dòng)LED。
表1總結了基于固件和基于硬件的PWM實(shí)現方案之間的差別。
表1：基于固件和基于硬件的PWM實(shí)現方案
我們在本部分分析了實(shí)現PWM的不同方法。在第三部分中，我們將探討設計具有電容式感應和LED照明的系統時(shí)所遇到的常見(jiàn)挑戰，以及應對方法。
我們在第二部分中介紹了PWM（脈沖寬度調制）的不用實(shí)現方法。在第三部分中，我們將探討設計具有電容式感應和LED照明的系統時(shí)所遇到的常見(jiàn)挑戰，以及應對方法。
布局設計
本節我們將討論在設計具有電容式傳感器和開(kāi)關(guān)線(xiàn)路（例如LED、通信）的系統時(shí)所需遵循的重要布局設計規則。開(kāi)關(guān)跡線(xiàn)與電容式傳感器跡線(xiàn)并行布置會(huì )使感應系統的開(kāi)關(guān)噪聲結合在一起。由于我們試圖以毫微微法拉級（fF）的分辨率測量電容，因此感應模塊對串擾噪聲就會(huì )很敏感。只要傳感器跡線(xiàn)具有固定參考（例如并行的地線(xiàn)），感應系統就會(huì )具有恒定電容，但是，開(kāi)關(guān)跡線(xiàn)會(huì )在接地與高阻抗或VDD間快速切換，從而改變參考值，進(jìn)而導致電容變化。因此，在布線(xiàn)時(shí)應遵循的方法是決不能讓開(kāi)關(guān)跡線(xiàn)與感應跡線(xiàn)并行放置。圖1給出了推薦的布局布線(xiàn)圖。
圖1：推薦的布線(xiàn)圖
我們應該可以并行布置多條傳感器跡線(xiàn)以防止進(jìn)一步增加布線(xiàn)復雜性。讓我們看一看并行布置兩條傳感器線(xiàn)路時(shí)會(huì )出現的問(wèn)題。假設當掃描一條線(xiàn)路時(shí)，另一條線(xiàn)路為浮動(dòng)狀態(tài)。那么觸摸浮動(dòng)線(xiàn)路將導致與另一條線(xiàn)路間的電容變化。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是將所有未被掃描的傳感器引腳接地。之所以能這樣做是因為控制器通常具有可多路復用傳感器引腳的電容式傳感模塊。但是，如果器件支持對多條線(xiàn)路同時(shí)掃描，那么需要同時(shí)掃描的引腳不應并行布線(xiàn)。例如，賽普拉斯的PsoC器件 支持雙通道同時(shí)掃描。
設計原理圖時(shí)將開(kāi)關(guān)引腳與感應引腳的隔離（見(jiàn)圖2）有助于在布局過(guò)程中避免并行布線(xiàn)。我們注意到在固件實(shí)現方案中可為PWM驅動(dòng)選擇任意引腳，這種優(yōu)勢能實(shí)現更方便的引腳分配。
圖2：傳感器與開(kāi)關(guān)線(xiàn)路的隔離引腳分配
考慮到電子系統正變得越來(lái)越復雜，可能不一定總能完全避免并行布線(xiàn)。這種情況下可以采用一個(gè)電容器來(lái)降低LED線(xiàn)路的轉換率，進(jìn)而減少串擾，如圖3所示。電容器的取值通常是0.1μF。
圖3：串擾解決方案
驅動(dòng)電流強度
務(wù)必要選擇可滿(mǎn)足應用中電流驅動(dòng)要求的控制器，以減少BOM成本。端口引腳通常具有較高的吸入電流能力和較低的輸出電流能力。應把需要高電流的LED連接在吸入結構中。這些引腳的驅動(dòng)模式應該能夠在開(kāi)漏模式下進(jìn)行配置。這樣，寫(xiě)入0可將引腳驅動(dòng)到高阻抗狀態(tài)，從而關(guān)閉LED；寫(xiě)入1可將引腳驅動(dòng)至低阻抗狀態(tài)，從而打開(kāi)LED。當與電容式感應相結合時(shí)，電流的吸入可能產(chǎn)生一個(gè)不良效果，會(huì )限制器件所能吸入的最大電流。我們將在第4部分具體介紹這個(gè)問(wèn)題。
如果LED連接在多路復用結構中，那么輸出能力就比較重要。需要更高驅動(dòng)電流的應用必須使用外部MOSFET開(kāi)關(guān)來(lái)驅動(dòng)LED。
負載瞬變噪聲
可以執行電容式感應并驅動(dòng)LED的SoC屬于混合信號IC，具有模擬和數字模塊。模擬和數字電路必須盡可能地進(jìn)行分離，以防止數字噪聲降低電容式感應系統的性能。常見(jiàn)的挑戰在于，當在吸入模式下連接LED的輸出引腳并在邏輯高電平與邏輯低電平之間切換時(shí)，感應系統會(huì )拾取接地噪聲。
為減少引腳數量，有些混合信號IC將芯片的模擬接地導體片和數字接地導體片共同連接到封裝的共用接地引腳上。該接合線(xiàn)電阻通常是幾十毫歐姆。圖4給出了這種引腳分配方式。
圖4：地端結合原理圖
現在考慮LED被配置為吸入模式的情況。輸出引腳將LED電流吸入到IC地端，同時(shí)驅動(dòng)至低阻抗并打開(kāi)LED。吸入的電流因接線(xiàn)的電阻產(chǎn)生IR壓降，并改變相對于電路板地端的IC接地電勢。盡管偏移量?jì)H為幾毫伏，但感應系統非常敏感，它需要在fF精度范圍內測量電容。這對接地偏移比較敏感的感應方法來(lái)說(shuō)是個(gè)問(wèn)題。
當多個(gè)輸出引腳同時(shí)吸入電流時(shí)，這個(gè)問(wèn)題會(huì )變嚴重。這會(huì )導致相當于一個(gè)手指觸摸的傳感器原始計數有高偏移量，從而引起誤觸發(fā)。圖5給出了由LED切換引起的原始計數偏移。
圖5：LED電流吸入引起的原始計數偏移
克服這個(gè)問(wèn)題的一些常見(jiàn)技術(shù)包括：
1. 如果IC的模擬和數字接地接出到不同的引腳，應使它們分開(kāi)，并在電源端將它們短路。
2. 依照正確的布局原則減小電路板接地與IC接地之間的電阻，以減小寄生的IR壓降。
3. 減小連接LED的輸出引腳上的吸入電流，以減小寄生的IR壓降。
4. 在原理圖設計過(guò)程中一定要進(jìn)行引腳分配，以便將LED分配給遠離IC接地引腳的引腳，并將傳感器分配給距接地引腳最近的引腳。這樣就能把寄生的IR壓降降到最小。
在這個(gè)部分中，我們探討了如何應對具有電容式感應和LED照明的系統的常見(jiàn)設計挑戰。在第4部分，我們將介紹針對此類(lèi)應用的低功耗設計考慮因素。
在第三部分中，我們探討了如何應對具有電容式感應和LED照明的系統的常見(jiàn)設計挑戰�，F在我們來(lái)介紹針對此類(lèi)應用的低功耗設計考慮因素。
低功耗設計考慮因素
為了優(yōu)化功耗，電容式傳感器通常以?huà)呙?休眠-掃描-休眠的重復程序進(jìn)行掃描。應按照特定時(shí)間間隔掃描傳感器，且器件會(huì )在連續掃描之間進(jìn)入休眠狀態(tài)。一個(gè)掃描-休眠周期被稱(chēng)為刷新間隔。 下面給出了掃描-休眠-掃描-休眠周期的時(shí)序圖。
圖1：掃描-休眠-掃描周期
現在我們來(lái)著(zhù)重研究刷新間隔內的器件功率模式。當傳感器被掃描時(shí)，稱(chēng)器件處于活動(dòng)模式。傳感器掃描完成后，器件繼續處于活動(dòng)模式，這期間CPU處理傳感器數據，驅動(dòng)LED、蜂鳴器等輸出，并將傳感器數據傳輸到主機。這步完成后，器件才進(jìn)入休眠模式。
在活動(dòng)模式下，以下模塊啟動(dòng)。
1.以MHz速度運行的主時(shí)鐘
2.電容式感應引擎
3.CPU
4.通信模塊，例如I2C或SPI
5.用于實(shí)現PWM以進(jìn)行LED亮度控制的定時(shí)器。我們稱(chēng)之為“快速定時(shí)器”，因為它能提供微秒時(shí)基。
6.用于維持刷新間隔的定時(shí)器。我們稱(chēng)之為“慢速定時(shí)器”，因為它提供毫秒時(shí)基。
在休眠模式下，以下模塊啟動(dòng)。
1.用于維持刷新間隔的慢速定時(shí)器。該定時(shí)器還能將器件從休眠模式中喚醒。
2.通信模塊，例如I2C（啟用喚醒地址匹配）或SPI
為實(shí)現最佳的功耗，應使用如下方法：
1.當掃描傳感器時(shí)，CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)
2.在掃描某個(gè)傳感器的同時(shí)，處理之前掃描過(guò)的傳感器的數據。這樣就避免了器件在所有傳感器掃描完成后處理傳感器數據的過(guò)程中處于活動(dòng)狀態(tài)。
這些方法確實(shí)有助于優(yōu)化功耗，但如果設計中包含LED亮度控制等高級功能，那么功耗優(yōu)化就會(huì )退居次席。這是因為L(cháng)ED亮度控制需要在器件的整個(gè)執行周期內發(fā)生，因此要求快速定時(shí)器一直處于啟動(dòng)狀態(tài)，也就是使MHz時(shí)鐘處于開(kāi)啟狀態(tài)。這會(huì )導致更高的功耗。然而在功耗優(yōu)化與LED亮度控制之間仍存在折衷方案。我們看看應該如何做。
1.CPU休眠
有些高級器件，包括賽普拉斯的PSoC4等ARM cortex-M器件，能在CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)的同時(shí)讓定時(shí)器等外設在后臺運行。我們以前了解了有兩種方法可以實(shí)現PWM：
a.在基于固件的實(shí)現方案中，我們使用定時(shí)器中斷來(lái)驅動(dòng)PWM。最好的方式是：只要中斷未被觸發(fā)就讓CPU處于休眠狀態(tài)。一旦觸發(fā)中斷，CPU立即喚醒以服務(wù)該中斷。ISR必須保持越短越好，以獲得更佳的功耗。
b.當使用硬件PWM時(shí)存在兩種情況。第一種情況是使用具有比較功能的定時(shí)器，該定時(shí)器不能直接驅動(dòng)引腳。這種情況的功耗比較低，原因在于確定PWM的占空比時(shí)ISR只驅動(dòng)引腳而不驅動(dòng)邏輯，因此CPU喚醒的時(shí)間較短。第二種情況是使用能直接驅動(dòng)輸出引腳的定時(shí)器。這種情況下不需要喚醒CPU來(lái)服務(wù)任何ISR，因此能進(jìn)一步改善功耗。
以下的圖2給出了不同情景的CPU狀態(tài)。為了簡(jiǎn)化，圖中未顯示CPU喚醒以處理傳感器數據的部分。
圖2：基于固件和硬件的PWM實(shí)現方案中的CPU狀態(tài)
2.在休眠模式下驅動(dòng)LED
采用以上討論的功耗降低方法實(shí)現的優(yōu)化效果并不明顯，因為只有CPU處于休眠狀態(tài)。主時(shí)鐘和定時(shí)器仍然開(kāi)啟，并消耗功率。
一種解決方法是采用由低功率休眠模式下的時(shí)鐘驅動(dòng)的定時(shí)器。這種情況下可將主時(shí)鐘關(guān)閉，并使器件進(jìn)入休眠模式。如果有一個(gè)以上的定時(shí)器能在休眠模式下運行，那么其中一個(gè)可用來(lái)實(shí)現PWM，其它的用來(lái)維持刷新間隔。否則，這兩個(gè)工作都將通過(guò)慢速定時(shí)器來(lái)實(shí)現。
如果采用慢速定時(shí)器實(shí)現PWM以及維持刷新間隔，那么我們需要注意在功耗優(yōu)化與PWM的占空比粒度之間進(jìn)行權衡。如果要求的粒度低，應設定好定制器的周期，使其不能過(guò)于頻繁地產(chǎn)生中斷和喚醒器件。
例如，慢速定時(shí)器以32KHz的時(shí)鐘運行，刷新間隔為120ms。如果要求占空比以10的步長(cháng)變化，例如10%、20%、30%等，而且所需PWM頻率是100Hz，那么定時(shí)器可加載周期值32，這樣每隔1ms生成中斷。如果要求的占空比粒度增加，那么中斷必須出現得比1ms更加頻繁。此時(shí)的功耗將比之前更高。
在很多SoC中，休眠模式下工作的時(shí)鐘其精度比主時(shí)鐘的精度要低很多。典型的休眠模式時(shí)鐘容差很大，可達到±60%。而且，為了節省BOM成本通常不使用外部晶體。這種情況下，可定期根據主時(shí)鐘校正休眠時(shí)鐘，這樣生成的PWM將與由主時(shí)鐘計時(shí)的定時(shí)器所生成的PWM一樣精確。
我們來(lái)了解一種借助主時(shí)鐘校正休眠模式時(shí)鐘的方法。定時(shí)器用休眠模式時(shí)鐘計時(shí)，并根據主時(shí)鐘周期的數量使用固件延遲程序生成固定延遲。固件邏輯在延遲的末尾讀取定時(shí)器計數。這就是定時(shí)器校正值�？蓪⑿Ｕ祷蚱浔稊导虞d到定時(shí)器以創(chuàng )建延遲。
校正值 = 休眠模式時(shí)鐘 x 固件延遲
圖3：休眠模式時(shí)鐘校正法的方框圖演示
我們可以使用這種方法計算休眠模式時(shí)鐘的精確度。存在兩個(gè)誤差來(lái)源：
1. 主時(shí)鐘的精確度(e)
這會(huì )直接反映在固件延遲中，進(jìn)而反應在校正值中。
2. 校正值的舍入誤差 (r)
假設最大有1位變化，誤差計算方法如下
最大舍入誤差 = 1/(固件延遲 ×休眠模式時(shí)鐘)
當休眠模式時(shí)鐘最低時(shí)，該誤差最大。使用較大的固件延遲能減少該誤差。
現在，校正值的最大誤差 = e + r。
現在考慮這種情況：休眠模式時(shí)鐘是32 KHz ± 50%，主時(shí)鐘的精確度為±2 %，固件延遲為1ms。 這種情況下，最慢的休眠時(shí)鐘是16 KHz，e = 0.02，r = 0.0625。因此，校正值的最大誤差 = 0.0825 或 8.25 %。注意，使用10ms的固件延遲可將誤差降至2.63%
3.用喚醒式接近傳感器優(yōu)化功耗
在觸摸按鍵應用中實(shí)現LED亮度功能同時(shí)保持低功耗的一種創(chuàng )新方法是使用喚醒式接近傳感器。
無(wú)線(xiàn)鼠標、移動(dòng)電話(huà)、平板電腦、遙控背光以及筆記本鍵盤(pán)背光等應用均采用了這種技術(shù)，能在用戶(hù)接近設備時(shí)喚醒系統。這些應用利用接近傳感器確定何時(shí)從低功耗模式切換至全功能的活動(dòng)模式。
圖4：使用喚醒式接近傳感器的應用
當電容式觸摸感應器件運轉在低功耗模式時(shí)，只掃描接近傳感器，同時(shí)關(guān)閉背光以表明器件處于非活動(dòng)狀態(tài)。只掃描接近傳感器，這樣能降低平均功耗。當用戶(hù)手部接近UI面板時(shí)，接近傳感器可檢測手的出現，并喚醒設備。從低功耗模式喚醒后，電容式感應器件進(jìn)入活動(dòng)模式，并掃描所有按鍵傳感器以檢測觸摸情況。此外，背光開(kāi)啟可幫助用戶(hù)觸摸正確的按鍵。
賽普拉斯的CapSense MBR3等器件已經(jīng)在可配置的單芯片SoC中實(shí)現了喚醒式接近功能以及電容式感應和亮度控制功能。
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