基于单片机下的触控IC和触控MCU应用设计

　　单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

　　简介

　　单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

　　单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等 。

　　应用分类

　　单片机（Microcontrollers）作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

　　通用型

　　这是按单片机（Microcontrollers）适用范围来区分的。例如，80C51式通用型单片机，它不是为某种专门用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

　　总线型

　　这是按单片机（Microcontrollers）是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。

　　控制型

　　这是按照单片机（Microcontrollers）大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。 显然，上述分类并不是惟一的和严格的。例如，80C51类单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。首先介绍下什么是MCU？MCU微控制单元（Microcontroller Unit;MCU） ，又称单片微型计算机（Single Chip Microcomputer ）或者单片机，是把中央处理器（Central Process Unit;CPU）的频率与规格做适当缩减，并将内存（memory）、计数器（Timer）、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

　　触摸ic触摸在此特指单点或多点触控技术; IC，即集成电路，是半导体元件产品的统称。包括：1.集成电路板（integrated circuit，缩写：IC）;2.二、三极管;3.特殊电子元件等; 触摸IC即指触摸芯片。

　　1、初次建立触控应用程序的工作负荷及调试难度

　　从初次建立触控应用程序的工作负荷及调试难度对比二者的不同。使用触控 IC和触控 MCU应用方案中软、硬件组成示意图。

　　使用触控 IC的应用方案中，主控MCU和触控 IC 之间的数据交换，通常是通过串行接口（例如，I2C、SPI）实现的。

　　因此，用户需要开发相应的通讯程序，执行数据的交换。无论是利用主控MCU的硬件串行接口，还是使用软件模拟串行协议实现数据传输，都增加了软件开发的负荷。

　　特别是在调试初期，如果主控MCU不能正确检测到触控动作，需要判断故障源是触控 IC异常，或者是通讯程序异常，还是主控MCU侧检测程序的错误。因此，很大程度上增加了软件调试的难度。

　　2、触控参数精细化

　　从触控参数（例如，灵敏度）精细化的角度，对比二者的不同。触控 IC通常内置了缺省的参数，如果主控MCU的检测程序和通讯程序正确，那么MCU和触控 IC连通后，即可判断触控有/无的判断。

　　从这一点出发，触控 IC具有优越性。但是，缺省参数是确定的，而用户的应用方案是千差万别的。因此，很多情况下需要对触控 参数做精细化调整，以优化应用方案的触控性能。优化触控 IC的工作环境如图2所示。

　　如图2所示，Tuning软件使用串行接口实现触控参数的调整，并将优化后的参数通过串行接口写入到触控 IC。

　　为了验证更新后的参数在应用系统中的整体性能，需要连接主控MCU和触控 IC，并运行MCU中的控制程序。

　　但是，调试工具和主控MCU共用触控 IC的串行接口，因此，需要切断和调试工具的连接，并将串行接口切换到主控MCU。

　　换言之，在验证参数整体性能时，无法通过调试工具的GUI，直观监测参数调整后的效果。

　　3、程序烧写成本

　　从程序烧写的成本，比较二者的不同。如图4所示，如果用户不使用触控 IC的缺省参数，而是使用结合具体应用方案优化后的参数，那么需要通过编程器将最新的参数固化到触控 IC。

　　特别是批量生产时，增加了烧录触控 IC的额外成本。而右图所示的Rx130方案中，仅需要将应用程序烧录到Rx130中。

　　4、LED驱动

　　从LED驱动的角度，比较二者的异同。通常，触控 IC内置了LED Driver。如果应用方案中需要使用LED表示触控动作的有/无，并且应用产品的结构设计，要求LED紧邻触控电极。

　　但是，并非所有的应用产品，都需要使用LED表示触控动作的有/无，例如，简易的触控 Pad。