CapSense技術就是利用電容感應的原理來判斷手指或其他導體的存在與否，這是由Cypress PSoC實現的。這種新型的方式可以替代機械按鍵，機械滑條，薄膜鍵盤等等。電容感應典型的應用有按鍵、滑條、觸摸板、觸摸屏、接近式感應等等，Sensor可以是PCB上的銅箔。電容感應原理是PCB板上相鄰的導線或銅箔之間存在寄生電容，可以稱它Cp ， Cp大小同時和覆蓋物種類有關，當有手指接近或觸摸銅箔時，相當于附加了兩個電容并聯在Cp上，通過檢測電容的變化就可以確定是否有手指存在，這就是電容感應的基本原理。

　　CapSense實現方式有兩種，CSA和CSD。CSA就是逐次逼近電容感應（CapSense Successive Approximation）的簡稱，CSD就是Sigma-Delta調制電容感應（CapSense Sigma-Delta Sigma Delta）的簡稱。

CapSense在白色家電中的應用

　　電容感應方式（CapSense）有很多優點，非常適用于白色家電。白色家電屬于家庭用品，美觀和性能是需求，此外還有防水、抗干擾等許多要求，對此，CapSense都能一一滿足。另外，白色家電還需要很多其他的控制，比如LCD控制、馬達控制、溫度控制、水位控制等，Cypress PSoC可以實現上述全部需求。下面逐個介紹PSoC CapSense如何實現這些需求。

美觀和性能

　　把觸摸按鍵和傳統的機械按鍵做一下比較可以發現，觸摸按鍵更加時尚美觀；不需要額外的按鍵，因而可以節省空間；再者，使用Cypress PSoC除了可以控制觸摸按鍵外，還可以實現其他功能，從而總體成本較低；使用觸摸按鍵，假如不破壞PCB，按鍵就不會破壞，從而保證更長的使用壽命；在白色家電關心的防水性能上，觸摸按鍵也凸顯優勢。下表對這兩種按鍵進行了比較：

　　目前被廣泛采用的觸摸按鍵/觸摸屏主要有兩種關鍵技術，分別為電阻式與電容式，電容式感應技術由于具有耐用、易于低成本實現等特點，從而逐漸成為觸摸控制的技術。我們 來比較一下這兩種觸摸技術，首先，電容觸摸屏只需要觸摸，而不需要壓力來產生信號；而且電容觸摸屏在生產后只需要一次或者完全不需要校正，而電阻技術需要常規的校正，這主要是因為ITO材料暴露在空氣或空氣隔層里會造成電阻的變化；電容方案的壽命也會長些，因為電容觸摸屏中的部件不需要作任何移動；電阻觸摸屏中，上層的薄膜需要足夠薄才能有彈性，以便向下彎曲接觸到下面的薄膜，所以易損傷。下表對這兩種技術作了對比。

防水設計

　　在白色家電產品中，防水設計是關鍵，我們以Cypress PSoC為例介紹一下如何實現防水效果。

　　3個sensor為例描述了按鍵的防水設計，可以設計成Sensor板和PCB板分開，這樣Sensor板可以更好的區分不同的狀況，比如板子上是否出現水珠。

　　Sensor板的設計，板中央有三個觸摸按鍵，周圍有兩圈保護電極（Shield Electrode）和一圈防護Sensor(Guard Sensor)。內圈的保護電極用來防止觸摸按鍵對水滴的誤判，防護Sensor用來判斷水流的存在與否，外圈保護電極可以避免保護Sensor對水滴的誤判。

抗干擾設計

　　抗干擾設計也是白色家電考慮重點之一，來看看 Cypress PSoC是如何完成的。

　　在CSA設計中，抗干擾能力體現在兩個方面，其一，采用了開關電容電路，它和外部調制電容組成了低阻通路，感應電容上的噪聲由于低阻通路的原因,在到達調制器之前已得到了很大的衰減。另外，CSA方式分為三個階段，階段1感應電容連接內部模擬總線，完成初始化的工作，通過開關電容使Cmod恢復到起始電壓VStart；階段2為掃描階段，此時開關電路部分斷開，由恒流源給Cmod充電，計數器開始計數，一直到Cmod電壓達到比較器參考電壓，發生翻轉，計數結束；階段3，掃描結束，Firmware處理計數器數據。這三個階段結束就完成了一次掃描，然后會進入下一次掃描。感應電容Cx只有在階段1連接內部總線，在真正的測量計數階段，階段2和3都是斷開的，那么Cx上的噪聲就不會影響到計數，所以抗干擾能力大大提高了。

　　CSD在抗干擾方面也做了專門的設計，對各種噪聲和靜電干擾都有顯著提高。首先，和CSA相同，開關電路可以和 外部調制電容組成低阻通路，感應電容上的噪聲由于低阻通路的原因，在到達調制器之前已得到了很大的衰減；中頻噪聲的頻率范圍覆蓋了PSoC的工作頻率范圍，因此當噪聲的頻率或諧波分量與開關電容模塊的頻率相同時，就會導致調制器的充電電流發生變化，從而使得計數器數據發生變化。CSD采用偽隨機序列發生器控制開關1和2的切換，從而可以有良好的抗中頻噪聲性能；超高頻噪聲可以通過在每個Sensor的I/O口串聯一個電阻和并聯一個電容進行衰減；ESD會導致PSOC的GPIO的保護二極管瞬間導通，從而使得計數器值會有來回波動，在目前CSD方案中，可以用Firmware來減小或消除靜電干擾。

CapSense Plus

　　CapSense Plus指除CapSense以外，PSoC還可以實現很多其他功能，比如：LED 驅動，SPI M/S，I 2 C M/S，LCD背光，馬達控制，溫度控制，水位控制，電源管理，揚聲器/ 蜂鳴器控制，充電器，壓力/電流傳感器 ，DTMF 撥號器等等。其中LCD背光，馬達控制，溫度控制，水位控制，揚聲器/蜂鳴器控制等是在白色家電中常用的，圖5為Capsense Plus簡單結構：

　　要實現CapSense Plus，系統里就需要用到PSoC其他功能，比如：TX，I 2 C，PWM，ADC，LED 驅動，Timer，Counter等等，而CSD 尤其是21系列，CSD本身已經占用了大部分資源：VC1， VC2， VC3；兩列（3個）模擬模塊；三個數字模塊。

　　我們遇到的問題是沒有額外的資源做其他控制，解決方法是可以使用動態重配置(Dynamic Reconfiguration)，動態重配置指相同的資源在不同的時間可以重復利用，使資源利用率大于，有效的節約了系統資源。使用動態重配置可以通過一顆PSoC芯片完成CapSense以及CapSense以外的功能，實現了PSoC內部多種配置在系統運行過程中加載和卸載。下面介紹一下動態重配置的使用

動態重配置實現方法(使用PSoC Designer）

　　1.可以在Device Editor下建立動態重配置:Config >> Loadable Configuration >> New或直接點擊圖形界面。

　　2 .Device Editor會顯示各個配置，如要切換配置只需點擊所需配置或者使用下拉菜單

　　3.完成每個配置要完成的功能,剩下的工作和普通的設計相同

動態重配置API

　　必須手動添加PSoCDynamic.h 到 main.c，Load_Config API 會加載所需配置，Unload_Config API 會卸載不用配置，啟動時會加載基本配置。

動態重配置注意事項

　　使用動態重配置有一些事項需要注意。首先說明一點，基本配置是指默認或初始配置。

　　1.基本配置變化則所有配置都會發生變化

　　例如：在基本配置中變化P0[0]為Strong模式，那么所有配置中P0[0] 都保持Strong模式

　　2.動態配置（例如Overlay1）相當于附加于基本配置

　　3 .改變某個動態配置不會影響其他的配置

　　4 .基本配置應該盡可能為初始配置

　　5 .確保各個配置資源不會發生沖突

　　6 .某些資源可能需要一直處于活動狀態，尤其是輸出

　　a)例如： PWMs

　　b)PWM中斷可能會導致脈沖干擾(glitches)

　　c)假如需要PWM連續工作，那么PWM用戶模塊必須放在基本配置

　　7.在基本配置中用戶模塊用到的資源在其他配置中是不能改變的，例如：

　　a)時鐘

　　b)引腳驅動模式

　　8.基本配置和動態配置不能共享下列資源

　　a)Row Outputs（Row輸出）

　　b)Global Output Busses（全局輸出總線）

　　c)Output Pins（輸出引腳）

　　9.在基本配置中，用戶模塊布線時不會影響到動態配置

　　10.可以把基本配置中用戶模塊布線同時布到動態配置中，這樣可以防止走線沖突

CapSense在各種家電產品的成功案例

　　CapSense已經廣泛應用在各種家電產品中，下面看一下幾個主要案例中PSoC的作用。

洗衣機

　　觸摸按鍵；觸摸滑條；與主MCU通過GPIO或I 2 C通訊；LED驅動；防水設計。

冰箱/立式空調/熱水器

　　觸摸按鍵

電茶壺/咖啡爐

　　除了觸摸按鍵以外，PSoC可以測量和控制溫度，并通過LCD顯示水溫和水量，PSoC還可控制閥門和馬達，這些都是由一顆PSoC完成的，使用的主要用戶模塊是CSD、Timer和ADC等。

電磁爐

　　具備接近式感應，當探測到近距離的導體時開啟背景燈，進入工作狀態；CapSense按鈕可以控制菜單；CapSense滑條可以控制火力/溫度/時間等等；可以通過LCD顯示廠家Logo；還可以防水。

結語

　　PSoC 不僅支持CapSense 完成了上述完美功能，而且為我們實現新世代的卓越創意提供了平臺。