相比于傳統的機械按鍵，觸摸按鍵更加美觀時尚，因此應用場景非常廣泛。瑞薩基于CTSU2新一代觸摸IP的觸控芯片推出以來，得到了很多客戶的青睞，尤其在白色家電產品上。本文基于RL78系列的G23，G22產品，談一談觸摸按鍵結合低功耗功能的具體實際應用。

從2019年開始，瑞薩推出了新一代的觸摸IP CTSU2，和上一代的CTSU相比，主要是在抗噪性能，靈敏度，低功耗等方面做了優化和性能提升。增加了三頻率檢測功能，共用屏蔽電極技術，支持并行高速掃描，通過MEC多電極連接功能和Auto judgement自動判斷功能降低整體功耗等，更加適合客戶的各種應用場景。

點擊可查看大圖

接下來，我們再介紹一下瑞薩芯片的各種工作模式。除了正常運行模式，芯片還支持各種不同的低功耗模式，比如輕度睡眠模式，待機模式，深度待機模式等。下圖做了具體匯總。

點擊可查看大圖

我們可以看到，以上各種系列的觸摸芯片都支持SNOOZE模式。在該模式下，部分外設模塊可以在不喚醒CPU的情況下運行，比如UART，AD，觸摸，定時器等。通過配置請求和結束條件，可以在待機模式下進入或者退出SNOOZE模式。通過配置取消條件，SNOOZE模式也可以返回到正常運行模式。可以說，SNOOZE模式在觸摸低功耗應用場景中是不可或缺的模式。下圖是一個典型的SNOOZE模式配合觸摸功能的應用圖示。

點擊可查看大圖

下面，我們就不同的觸摸應用場景如何選擇低功耗功能進行分類分析。

01以G22芯片為例，該芯片支持MEC多電極連接功能和Auto judgement自動判斷功能，因此可以最大程度的降低整體平均功耗。MEC多電極連接功可以通過連接MCU內部的多個自容電極作為一個電極進行測量，該功能最大好處在于觸摸任意按鍵既可以喚醒低功耗，無需去按特定按鍵。同時可以一次測量多個電極，因此可以縮短測量時間，并且可以降低功耗。下圖是MEC多電極連接+硬件自動判斷與傳統觸摸的工作流程對比：

點擊可查看大圖

那么，如何去設置MEC和SMS功能呢？硬件上沒有任何特殊操作，只需要軟件配置就可。瑞薩觸摸芯片使用QE for touch的軟件插件進行配置，具體操作如下圖。

點擊可查看大圖

實測數據如下：

點擊可查看大圖

G22芯片在6M主頻下，低功耗周期100ms，12個按鍵采用SMS+MEC功能，平均功耗：9.68uA

02對于G23等觸控芯片，本身不支持MEC功能，僅支持SMS功能，客戶使用該系列芯片使用時需注意這一點。同樣，SMS功能也是通過QE for touch來設置。具體見下圖：

點擊可查看大圖

實測數據如下：

點擊可查看大圖

G23芯片在12M主頻下，低功耗周期100ms，獨立一個按鍵，采用SMS功能，平均功耗為10.78uA。

03需要注意的是，使用SMS功能能顯著降低功耗，但是SNOOZE模式有個限制，就是主頻Fclk必須選擇內部高速晶振或者內部中速晶振。如果，客戶開發時采用了外置高速晶振或者陶振，是不能使用SMS這種功能的。

點擊可查看大圖

如果客戶部分功能必須采用高精度的外置晶振，則需要具體分析客戶的需求。比如說，洗衣機開發時，水位監測要求計時非常精準，必須使用外部晶振，但是又要求功耗低于0.5W，甚至更低的功耗。這時就要考慮如何使用SMS功能。

我們做如下設計：外置晶振專門給特定定時器TML模塊使用，而其他外設和CPU仍然使用內部高速晶振，就可以解決該問題。

時鐘源配置

TML模塊配置

04如果客戶功能要求必須選擇外部高速晶振作為主頻，那么SMS功能不可用，我們可以采取軟件觸摸的方式。選擇TML模塊，時鐘源選擇內部低速時鐘，根據需要設定喚醒周期，采用中斷來定時喚醒，喚醒后進行按鍵掃描，根據按鍵狀態來判斷是否進入正常運行模式。

而這種方式則會帶來一個問題，如果按鍵過多的話，那么掃描時間會很長，對應功耗就會很大。為了降低功耗，可采取分組按鍵的方式?？蛇x取電源鍵單獨一組，其他所有按鍵單獨一組。每次解除低功耗狀態后直接掃描電源鍵，這樣只需要掃描一個按鍵就可以判斷是否進入正常運行狀態。通過這種方式，可以降低平均功耗。在QE for touch組件配置如下：

點擊可查看大圖

這樣生成的觸摸參數會有兩組不同參數，我們只需要不同的邏輯調用不同的觸摸參數就可以實現。

以上幾種情況，幾乎囊括了所有觸摸應用場景低功耗功能的使用，可以根據用戶不同的需求進行選擇使用。

此外，如果客戶電路板功耗過高的情況，首先需要檢查IO引腳設置，尤其檢查是否存在輸入腳懸空的情況；另外還需檢查進入低功耗之前外圍模塊是否沒有關閉，尤其是AD等模擬模塊，觸摸模塊等。

如果在某一場景下，電路板功耗仍未達到客戶的要求。還可以采取更換主頻速率，減少觸摸掃描次數，將觸摸三頻掃描修改為單頻掃描等方式來降低功耗。上述方法需以實際測試為準，僅供參考。

綜上，瑞薩觸摸芯片本身功耗比較低，同時包含了SMS，MEC等降低功耗的措施，只要我們根據客戶的需求，選擇合理的降低功耗的策略，就能實現客戶的需求，達到業界最低功耗水平。