触摸按键唤醒控制方法及系统与流程

1.本发明属于触摸按键唤醒技术领域，具体涉及一种触摸按键唤醒控制方法及系统。


背景技术：

2.随着智能座舱概念的兴起，座舱内饰的科技感越来越强，空调面板按键也由传统的旋钮、按键等物理开关，逐渐演变成带触摸按键功能，甚至部分车型还增加了震动反馈功能。随着智能座舱设计的更加简约化，开关面板功能更加集中化，空调面板上的开关功能也越来越多，并且各个开关功能实现需求不同：有些开关在整车下电后便不需要工作，类似空调按键，有些开关在整车下电后还需要继续工作，类似危险报警开关。
3.同时实现开关在整车上电和下电后都要工作，传统做法有两种：第一种就是让空调面板接常电，无论整车上电或者下电，空调面板一直待机工作，不休眠。这种方式最易实现，成本也低，但空调面板长期处于待机不休眠状态，导致整车静态电流过高，缩短电源待机时长和寿命。第二种就是在控制器单元与电源模块之间增加开关控制电路，通过硬件开关电路的开和闭控制控制器单元的唤醒和休眠。
4.例如公布号为cn114056265a的中国发明专利申请记载的一种抗干扰触摸唤醒系统，在客户主动触摸按键唤醒时，开关电路模块动作，sbc系统检测到开关电路模块的动作信号，从而为控制器单元供电，控制器单元进入唤醒模式；客户不主动触摸按键唤醒时，开关电路模块无动作，sbc系统检测到开关电路无动作，断开控制器单元的供电，控制器单元进入休眠模式。该方案主要通过硬件电路控制方式控制产品的唤醒与休眠，从而降低产品静态电流。但该方案需增加额外的开关电路模块以及触摸检测单元等电路，电路设计复杂且成本较高；并且要实现该控制系统的唤醒，必须使得触摸检测芯片一直处于工作状态，增加了整个电路功耗。
5.例如公布号为cn109606338a的中国发明专利申请，也是通过在电源模块电路中增加智能高边开关的方式，在系统休眠模式下控制电源模块电路的唤醒和休眠模式，从而为epb控制器单元供电和断电，实现整个产品的唤醒和休眠。休眠模式下，epb控制器完全断电，epb开关等按键、asic芯片均需要常电工作，同样也增加了整个电路的功耗，其静态电流仅能控制在1ma内。
6.而且，受限于硬件电路电器元器件的功耗特性，比如芯片功耗：进口芯片功耗相对较低，而国产芯片相对较高，整车静态电流无法控制在更小数值内，且电路的设计复杂性，也大大增加了整个电路的emc抗干扰风险。
7.因此，单纯从硬件电路控制方式控制唤醒和休眠时间存在一定的局限性，无法更近一步的降低整个产品的静态功耗。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题在于如何降低降低硬件电路休眠功耗。
9.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
10.本发明提出了一种触摸按键唤醒控制方法，所述方法包括：
11.在控制器处于间隙性唤醒休眠模式时，按照周期x+y采集触摸按键的ad电压数值；
12.基于所述ad电压数值判断所述触摸按键是否产生触摸响应信号；
13.在所述触摸按键产生触摸响应信号时，控制器进入唤醒模式并保持时长x；
14.在所述触摸按键未产生触摸响应信号时，控制器进入休眠工作模式并保持时长y。
15.本发明通过简化硬件电路设计，取消开关电路模块、独立的触摸采集芯片及电路，通过集成式低功耗芯片，配合软件逻辑控制方式，控制产品在休眠模式、唤醒模式及间隙性唤醒休眠模式之间进行切换，避免了单纯从硬件电路控制方式控制唤醒和休眠所存在的电路功耗高等问题。
16.进一步地，调整所述时长x和所述时长y的比例，将空调面板静态电流控制在设定范围内，其中：
17.i
平均
＝(i
唤醒
*x+i
休眠
*y)/(x+y)
18.式中：i
平均
为空调面板静态电流；i
唤醒
为唤醒模式下的工作功耗；i
休眠
为休眠模式下的工作功耗。
19.进一步地，所述时长x的取值范围为[30ms，100ms]；所述时长y的取值范围为(0ms，250ms]。
[0020]
进一步地，在所述在控制器处于间隙性唤醒休眠模式时，按照周期x+y采集触摸按键的ad电压数值之前，所述方法还包括：
[0021]
基于电源电压值，判断整车ign是否上电；
[0022]
在整车ign上电时，控制器进入唤醒工作模式；
[0023]
在整车ign下电时，控制器进入间隙性唤醒休眠模式。
[0024]
进一步地，在整车ign下电时，所控制器进入间隙性唤醒休眠模式之前，所述方法还包括：
[0025]
获取车身控制器发送的车门开闭信号，并基于所述车门开闭信号判断车门是否有开闭动作；
[0026]
在整车ign下电且车门有开闭动作时，控制器进入休眠模式；
[0027]
在整车ign下电且车门无开闭动作时，控制器进入间隙性唤醒休眠模式。
[0028]
进一步地，所述方法还包括：
[0029]
通过电源采集电路采集所述电源电压值；
[0030]
控制所述电源采集电路阻断所述控制器的电压采集。
[0031]
进一步地，在所述控制器进入唤醒模式时，所述方法还包括：
[0032]
控制外部执行器响应对应的触摸按键开关。
[0033]
此外，本发明还提出了一种触摸按键唤醒控制系统，所述系统包括：控制器和触摸按键，所述控制器包括mcu，所述触摸按键均与所述mcu的输入端通过硬线连接，所述mcu包括：
[0034]
ad电压数值采集模块，用于在所述控制器处于间隙性休眠唤醒工作模式下，按照周期x+y采集所述触摸按键的ad电压数值，并基于所述ad电压数值判断所述触摸按键是否产生触摸响应信号；
[0035]
工作模式选择模块，用于在所述触摸按键产生触摸响应信号时，所述控制器进入唤醒模式并保持时长x，以及在所述触摸按键未产生触摸响应信号时，所述控制器进入休眠工作模式并保持时长y。
[0036]
进一步地，所述mcu还包括比例调整模块，用于调整所述时长x和所述时长y的比例，将空调面板静态电流控制在设定范围内，其中：
[0037]i平均
＝(i
唤醒
*x+i
休眠
*y)/(x+y)
[0038]
式中：i
平均
为空调面板静态电流；i
唤醒
为唤醒模式下的工作功耗；i
休眠
为休眠模式下的工作功耗。
[0039]
进一步地，所述时长x的取值范围为[30ms，100ms]；所述时长y的取值范围为(0ms，250ms]。
[0040]
进一步地，所述系统包括电源采集电路，所述电源采集电路与所述控制器的输入经硬线连接，所述mcu还包括：
[0041]
上电信号判断模块，用于基于所述电源采集电路采集的电源电压值，判断整车ign是否上电；
[0042]
所述工作模式选择模块，还用于在所述上电信号判断模块的判断结果为整车ign上电时，所述控制器进入唤醒工作模式，在所述上电信号判断模块的判断结果为整车ign下电时，所述控制器进入间隙性休眠唤醒工作模式。
[0043]
进一步地，所述控制器还包括电源模块和通讯模块，所述电源模块分别与所述mcu和所述通讯模块连接，所述电源采集电路的输出与所述mcu通过硬线连接，所述mcu经所述通讯模块与车身控制器连接，所述mcu包括：车门开闭判断模块
[0044]
车门开闭判断模块，用于获取车身控制器发送的车门开闭信号，并基于所述车门开闭信号判断车门是否有开闭动作；
[0045]
所述工作模式选择模块，还用于在整车ign下电且车门有开闭动作时，所述控制器进入休眠模式，以及在整车ign下电且车门无开闭动作时，所述控制器进入间隙性唤醒休眠模式。
[0046]
进一步地，所述控制器还包括阻断模块，用于控制所述电源采集电路阻断所述mcu的电压采集。
[0047]
进一步地，所通讯模块连接有外部执行器，所述mcu包括：
[0048]
执行模块，用于控制执行器响应对应的触摸按键开关。
[0049]
本发明的优点在于：
[0050]
(1)本发明通过简化硬件电路设计，取消开关电路模块、独立的触摸采集芯片及电路，通过集成式低功耗芯片，配合软件逻辑控制方式，控制产品在休眠模式、唤醒模式及间隙性唤醒休眠模式之间进行切换，避免了单纯从硬件电路控制方式控制唤醒和休眠所存在的电路功耗高等问题。
[0051]
(2)通过控制调整控制器处于休眠和唤醒的时间比例，不仅成本低而且突破硬件电路本身功耗的限制，在触摸按键响应速度满足性能主观评价的基础上，可以将静态电流控制在33ua到100ua的更小范围内，极大的延长蓄电池的待机时间。
[0052]
(3)通过采集车门开闭信号，对车辆中是否有人进行判断，进一步精细化控制空调面板的工作模式，从而更近一步降低空调面板对整车电源的消耗。
[0053]
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0054]
图1是本发明一实施例中触摸按键唤醒控制方法的流程示意图；
[0055]
图2是本发明一实施例中纯电动车型的触摸按键唤醒控制逻辑示意图；
[0056]
图3是本发明一实施例中触摸按键唤醒控制逻辑示意图；
[0057]
图4是本发明一实施例中触摸按键唤醒控制逻辑示意图；
[0058]
图5是本发明一实施例中触摸按键唤醒控制系统的结构示意图；
[0059]
图6是本发明一实施例中控制器的内部结构示意图；
[0060]
图7是本发明一实施例中触摸按键唤醒控制系统的结构示意图；
[0061]
图8是本发明一实施例中多工作模式的触摸按键唤醒控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0062]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063]
如图1至图2所示，本发明第一实施例提出了一种触摸按键唤醒控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0064]
s10、在控制器处于间隙性唤醒休眠模式时，按照周期x+y采集触摸按键的ad电压数值。
[0065]
s20、基于所述ad电压数值判断所述触摸按键是否产生触摸响应信号。
[0066]
s30、在所述触摸按键产生触摸响应信号时，控制器进入唤醒模式并保持时长x。
[0067]
s40、在所述触摸按键未产生触摸响应信号时，控制器进入休眠工作模式并保持时长y。
[0068]
需要说明的是，针对一些车型，空调面板作为开关输入接口，在整车上电后也并不需要一直处于工作状态，尤其是纯电动汽车等，空调面板长时间待机工作，对整车电源也是一种损耗，可设定控制器一直处于间隙性休眠和唤醒模式，通过控制时长x和时长y的数值，来控制工作电流的大小，减少整车电源的损耗。
[0069]
本实施例中，通过简化硬件电路设计，取消开关电路模块、独立的触摸采集芯片及电路，通过集成式低功耗芯片，配合软件逻辑控制方式，控制产品在休眠模式、唤醒模式及间隙性唤醒休眠模式之间进行切换，避免了单纯从硬件电路控制方式控制唤醒和休眠所存在的电路功耗高等问题。
[0070]
在一实施例中，所述方法还包括：
[0071]
调整所述时长x和所述时长y的比例，将空调面板静态电流控制在设定范围内，其中：
[0072]i平均
＝(i
唤醒
*x+i
休眠
*y)/(x+y)
[0073]
式中：i
平均
为空调面板静态电流；i
唤醒
为唤醒模式下的工作功耗；i
休眠
为休眠模式下
的工作功耗。
[0074]
需要说明的是，由于硬件电路设计完成后，唤醒模式下的工作功耗以及休眠模式下的功耗均为固定值，通过调整时长x和时长y的数值，可以控制一个周期内的静态电流数值。
[0075]
本实施例通过简单电路配合软件逻辑控制的方式，不仅成本低而且突破硬件电路本身功耗的限制，而且通过调整时长x和时长y的比例，在触摸按键响应速度满足性能主观评价的基础上，可以将静态电流控制在33ua到100ua的更小范围内，极大的延长蓄电池的待机时间。
[0076]
应当理解的是，理论上，通过软件控制方式，可以将静态电流控制在33ua。不过，由于时间x和y还受到触摸按键响应速度等主观评价性能的影响，实际应用并不能完全做到理论值水平。而是在满足触摸按键响应速度的主观评价性能的基础上，通过调节触摸按键扫描时间x，控制整个产品的静态电流值，一般都能够控制在100ua以内。
[0077]
在一实施例中，所述时长x的取值范围为[30ms，100ms]；所述时长y的取值范围为(0ms，250ms]。
[0078]
需要说明的是，休眠模式下保持的时长y一般不能超过250ms，时间y越长，会影响触摸按键的响应时间。唤醒模式下采集触摸按键的时长x，即触摸按键扫描时间，触摸按键的数量越多，x数值会越大，功耗也就越大，唤醒模式下的x时间一般控制在30ms到100ms之间。
[0079]
在一实施例中，如图3所示，在所述在控制器处于间隙性唤醒休眠模式时，按照周期x+y采集触摸按键的ad电压数值之前，所述方法还包括：
[0080]
基于电源电压值，判断整车ign是否上电；
[0081]
在整车ign上电时，控制器进入唤醒工作模式；
[0082]
在整车ign下电时，控制器进入间隙性唤醒休眠模式。
[0083]
需要说明的是，控制器根据采集到的电源电压值判断整车ign是否上电，再根据整车ign上电信号，选择不同的工作模式。当控制器接收到电源电压值大于11.5v，则判断ign上电信号，控制器一直保持唤醒工作模式；当控制器接受到电源电压值小于9.5v，则判断ign下电，控制器单元选择间歇性休眠唤醒工作模式。
[0084]
在一实施例中，所述方法还包括：
[0085]
通过电源采集电路采集所述电源电压值；
[0086]
控制所述电源采集电路阻断所述控制器的电压采集。
[0087]
需要说明的是，本实施例中，控制器控制电源采集电路阻断控制器的电源电压采集，使电源采集电路的休眠功耗为0，进一步降低了硬件电路对整车电源的消耗。
[0088]
在一实施例中，如图4所示，在整车ign下电时，所控制器进入间隙性唤醒休眠模式之前，所述方法还包括：
[0089]
获取车身控制器发送的车门开闭信号，并基于所述车门开闭信号判断车门是否有开闭动作；
[0090]
在整车ign下电且车门有开闭动作时，控制器进入休眠模式；
[0091]
在整车ign下电且车门无开闭动作时，控制器进入间隙性唤醒休眠模式。
[0092]
需要说明的是，本实施例通过获取车身控制器bcm发送的车门开闭信号，以此判断
当前是否有人上车或下车。如果整车ign上电，无论车门闭锁或开锁，均判车辆使用车中，空调面板一直处于唤醒模式。如果整车ign下电且车门有开闭动作，则判断人员已下车，空调面板完全断电，功耗为0；如果ign下电且车门无开闭动作，则判断人员未下车，空调面板处于间隙性唤醒休眠模式。通过判断人员是否下车，精准控制空调面板的工作模式，进一步精细化减少整车电源的损耗。
[0093]
在一实施例中，在所述控制器进入唤醒模式时，所述方法还包括：
[0094]
控制外部执行器响应对应的触摸按键开关。
[0095]
需要说明的是，所述触摸按键包含但不限于空调按键、危险报警开关按键等，按键触摸会产生ad电压信号值变化，通过判断电压信号值变化是否超过设定的按键阈值，来判断按键信号是否有效，从而判断是否响应执行。
[0096]
此外，如图5所示，本发明第二实施例提出了一种触摸按键唤醒控制系统，所述系统包括：控制器2和触摸按键3，所述控制器2包括mcu22，所述触摸按键3与所述mcu22的输入端通过硬线连接，所述mcu22包括：
[0097]
ad电压数值采集模块221，用于在所述控制器处于间隙性休眠唤醒工作模式下，按照周期x+y采集所述触摸按键的ad电压数值，并基于所述ad电压数值判断所述触摸按键是否产生触摸响应信号；
[0098]
工作模式选择模块222，用于在所述触摸按键产生触摸响应信号时，所述控制器进入唤醒模式并保持时长x，以及在所述触摸按键未产生触摸响应信号时，所述控制器进入休眠工作模式并保持时长y。
[0099]
本实施例中，控制器处于间隙性休眠和唤醒工作模式下，控制器通过设定看门狗计时程序，进行周期性自动唤醒，采集触摸按键ad电压数值变化，判断是否有用户触摸按键，如果有用户触摸按键，控制器单元保时持唤醒工作模式x时间，并控制执行器响应不同的触摸按键开关功能；如果没有用户触摸按键，控制器单元进入休眠模式并保持y时间，在此期间控制器单元不工作；x+y形成一个周期时间。
[0100]
在一实施例中，所述mcu还包括比例调整模块，用于调整所述时长x和所述时长y的比例，将空调面板静态电流控制在设定范围内，其中：
[0101]i平均
＝(i
唤醒
*x+i
休眠
*y)/(x+y)
[0102]
式中：i
平均
为空调面板静态电流；i
唤醒
为唤醒模式下的工作功耗；i
休眠
为休眠模式下的工作功耗。
[0103]
进一步地，所述时长x的取值范围为[30ms，100ms]；所述时长y的取值范围为(0ms，250ms]。
[0104]
在整车ign下电时，控制器通过间隙性休眠和唤醒系统实现周期性的休眠和唤醒，再通过调整x和y的时间比例，在触摸按键响应速度满足性能主观评价的基础上，可以将空调面板静态电流控制在小于100ua的范围内，延长蓄电池的待机时间。
[0105]
在一实施例中，如图7所示，所述系统包括电源采集电路1，所述电源采集电路1与所述控制器2的输入经硬线连接，所述mcu还包括：
[0106]
上电信号判断模块，用于基于所述电源采集电路采集的电源电压值，判断整车ign是否上电；
[0107]
所述工作模式选择模块，还用于在所述上电信号判断模块的判断结果为整车ign
上电时，所述控制器进入唤醒工作模式，在所述上电信号判断模块的判断结果为整车ign下电时，所述控制器进入间隙性休眠唤醒工作模式。
[0108]
需要说明的是，所述电源采集电路用以采集整车蓄电池电压，并输入给mcu，电源采集电路采用三极管通断，控制输入mcu的信号电压值变化。ign上电时，三极管导通，电源采集电路输入给mcu低电平，mcu处于唤醒模式；ign下电时，三极管关断，电源采集电路输入给mcu高电平，mcu进入休眠模式。同时，mcu控制电源采集电路的阻断，用于阻断电池电压ad采集的静态功耗，使电源采集电路休眠模式下静态功耗为0。
[0109]
本实施例中，mcu与电源采集电路硬线连接，通过电源采集电路输入的信号变化，判断ign是否上电，低电平时，ign上电，高电平时，ign下电；mcu还与多个触摸按键硬线连接，采集触摸按键ad电压数值；mcu通过采集的ign上电信号和触摸按键ad电压数值，综合判断来选择不同的工作模式。
[0110]
具体为：mcu根据采集到的高、低电平判断整车ign是否上电，再根据整车ign上电信号，选择不同的工作模式。当mcu接收到电源电压值大于11.5v，则判断ign上电信号，mcu一直保持唤醒工作模式，并控制执行器响应不同的触摸按键开关功能；当mcu接受到电源电压值小于9.5v，则判断ign下电，mcu选择间歇性休眠和唤醒工作模式
[0111]
进一步地，不同于传统的通过独立的触摸采集芯片对触摸按键进行采集方式，本实施例中mcu采用了nxp的fs32k142hft0vlh芯片，该芯片采用mcu+触摸芯片集成式方案，在mcu内置集成了触摸采集处理功能，其休眠功耗可控制在6ua内，远低于单独的触摸芯片7-10ua的休眠功耗。
[0112]
本实施例硬件电路简单，取消了开关模块电路、独立触摸按键采集芯片，采用集成触摸按键采集功能的mcu芯片，大大降低硬件电路休眠功耗。再通过软件控制的方式来实现产品周期性地唤醒和休眠。不仅成本低而且突破硬件电路本身功耗的限制，可以将静态电流控制在33ua到100ua的更小范围内，极大的延长蓄电池的待机时间。
[0113]
在一实施例中，如图6、图8所示，所述控制器还包括电源模块21和通讯模块23，所述电源模块21分别与所述mcu22和所述通讯模块23连接，所述电源采集电路1的输出与所述mcu22通过硬线连接，所述mcu22经所述通讯模块23与车身控制器5连接，所述mcu包括：车门开闭判断模块
[0114]
车门开闭判断模块，用于获取车身控制器发送的车门开闭信号，并基于所述车门开闭信号判断车门是否有开闭动作；
[0115]
所述工作模式选择模块，还用于在整车ign下电且车门有开闭动作时，所述控制器进入休眠模式，以及在整车ign下电且车门无开闭动作时，所述控制器进入间隙性唤醒休眠模式。
[0116]
其中，所述通讯模块采用can通讯模块，can通讯模块与外部执行器5等进行通讯连接，用以执行响应触摸按键开关功能；所述电源模块用以将采集的12v电源电压转化成5v电源，供给can通讯模块以及mcu工作电源；所述mcu通过ad信号采集触摸按键信号并运行控制单元的软件程序，并将开关信号执行需求通过can通讯模块发送给外部执行器。
[0117]
本实施例还可通过与车身控制器bcm的通讯连接，采集车门开闭信号，对车辆中是否有人进行判断，进一步精细化控制空调面板的工作模式：唤醒模式、断电休眠模式和间隙性唤醒和休眠模式，从而更近一步降低空调面板对整车电源的消耗。
[0118]
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0119]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0120]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0121]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0122]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。