一种基于MCU的触摸按键芯片的制作方法

本发明涉及一种芯片，具体是一种基于MCU的触摸按键芯片。

背景技术：

目前IC设计中对触摸按键芯片灵敏度校准及功能仿真验证都在板级上实现，在传统的 IC性能功能仿真局限于硬件仿真功能验证，局限在底层的开发，没有形成智能化的人机交互系统，每个功能需要能通过一套硬件来进行测试，随着测试性能及仿真的深化，功 能验证和模拟仿真都需要大幅度提高硬件的性能，以得到准确的测试及仿真效果，然而这 势必会导致硬件系统成本不断增加，效果却没有明显增加，导致开发周期变长，成本在增 加。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于MCU的触摸按键芯片，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于MCU的触摸按键芯片，包括参考振荡器REF_OSC、触摸感应振荡器SENS_OSC、时钟门控单元CG1、时钟门控单元CG2、触摸按键检测单元TK_DET以及MCU内核MCU_CORE，参考振荡器REF_OSC振荡器负责产生参考时钟clk_ref。时钟门控单元CG1负责对参考时钟clk_ref进行门控，当参考振荡器使能信号ren为高有效状态时，时钟门控单元CG1开启，由参考振荡器REF_OSC振荡器产生的参考时钟clk_ref被输送至触摸按键检测单元TK_DET，当按键被有效按下时，触摸感应振荡器SENS_OSC的频率变小；时钟门控单元CG2负责按键时钟clk_key进行门控，当触摸感应振荡器使能信号sen为高有效状态时，时钟门控单元CG2开启，由触摸感应振荡器产生按键时钟clk_key被输送至触摸按键检测单元TK_DET，MCU内核MCU_CORE根据用户定义的指令来执行相应的操作。

作为本发明进一步的方案：触摸感应振荡器SENS_OSC能够被视为一个压按传感器，在一些外部电路的配合下，能够将按键上的压力转化为一定幅度的频率的变化。

作为本发明再进一步的方案：MCU内核MCU_CORE输出有效的参考振荡器使能信号ren以及触摸感应振荡器使能信号sen后，触摸按键检测单元TK_DET才能获得工作需要的有效时钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以简洁的内部架构实现了有效的触摸按键检测，具有低生产成本的优点，基于MCU内核，在应用时，用户可以根据不同的应用场景要求的灵敏度设置不同的检测阈值，所以芯片的应用范围较广；为了防止干扰导致的检测错误，芯片用户可以设置在一段时间内，当检测有效次数超过N次后，才做出将触摸按键有效判定，从而使应用系统具有较强的抗干扰能力。

附图说明

图1为基于MCU的触摸按键芯片的触摸按键有效检测的原理图。

图2为触摸按键检测单元的得到检测计数值det_cnt的工作过程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于MCU的触摸按键芯片，芯片内部包括参考振荡器REF_OSC、触摸感应振荡器SENS_OSC、时钟门控单元CG1、时钟门控单元CG2、触摸按键检测单元TK_DET以及MCU内核MCU_CORE。

参考振荡器REF_OSC振荡器负责产生参考时钟clk_ref。时钟门控单元CG1负责对参考时钟clk_ref进行门控，当参考振荡器使能信号ren为高有效状态时，时钟门控单元CG1开启，由参考振荡器REF_OSC振荡器产生的参考时钟clk_ref被输送至触摸按键检测单元TK_DET。

触摸感应振荡器SENS_OSC亦可以被视为一个压按传感器，它在一些外部电路的配合下，能够将按键上的压力转化为一定幅度的频率的变化。在应用中，当按键被有效按下时，触摸感应振荡器SENS_OSC的频率将会变小。时钟门控单元CG2负责按键时钟clk_key进行门控，当触摸感应振荡器使能信号sen为高有效状态时，时钟门控单元CG2开启，由触摸感应振荡器产生按键时钟clk_key被输送至触摸按键检测单元TK_DET。

MCU内核MCU_CORE能够根据用户定义的指令来执行相应的操作。触摸按键有效检测的原理如图 1所示。在触摸按键应用场景里，由MCU内核控制整个芯片的工作过程。MCU内核输出有效的参考振荡器使能信号ren以及触摸感应振荡器使能信号sen后，触摸按键检测单元TK_DET才能获得工作需要的有效时钟。触摸按键检测单元TK_DET工作的一些配置信息config也由用户通过MCU内核去控制。MCU内核MCU_CORE将时隙配置信息cfg_slot输送至触摸按键检测单元TK_DET，触摸按键检测单元根据时钟配置信息产生相应的参考时隙，经过触摸按键检测单元内部的同步单元SYNC的处理后，再由工作于按键时钟clk_key的检测计数器在参考时隙有效的时间内进行计数，得到检测计数值det_cnt，然后将检测计数值返回至MCU内核中。当不存在有效触摸按键触发时，触摸感应振荡器SENS_OSC基本上不会有变化，或者只有很小的偏差。当存在有效触摸按键触发时，触摸感应振荡器SENS_OSC输出的时钟频率会出现一定幅度的负偏移。触摸按键检测的方案正是基于在有效触摸按键时按键时钟clk_key的时钟频率会出现一定幅度变小的原理。当用户使用芯片时，先通过参数配置产生某一参考时隙，然后通过触摸按键检测单元TK_DET内部的检测计数器得到检测计数值假设值为A。接着MCU内核不断地重复产生同一个参考时隙，并且再次通过触摸按键检测单元TK_DET对参考时隙有效时间内进行计数，得到检测计数值假设为B。用户可以预先一个检测阈值，当B<A并且A-B的值大于检测阈值时，判定存在有效的触摸按键触发。在应用时，用户可以根据不同的应用场景要求的灵敏度设置不同的检测阈值。为了防止干扰导致的检测错误，用户可以设置在一段时间内，当检测有效次数超过N次后，才做出将触摸按键有效判定，从而使应用系统具有较强的抗干扰能力。

触摸按键检测单元的得到检测计数值det_cnt的工作过程如图 2所示。MCU内核输出有效的参考振荡器使能信号ren后，触摸按键检测单元TK_DET获得有效的参考时钟clk_ref。上升沿检测电路RISE_DET检测到有效的参考振荡器使能信号ren的上升沿跳变时，将会将时隙寄存器SLOT置位为高电平有效状态，并且将时隙计数器进行清零，时隙计数器SLOT_CNT自此之后，从零开始进行累加计数。当时隙计数器SLOT_CNT的计数值等于时隙配置寄存器CFG_SLOT的值时，通过比较器输出的信号将有效触发时隙寄存器SLOT由高电平状态复位为低电平状态。通过上述的过程，得到有效的参考时隙信号slot。参考时隙信号slot经过触摸按键检测单元内部的同步单元SYNC的处理后，再通过工作于按键时钟clk_key的检测计数器在参考时隙有效的窗口内进行计数，得到检测计数值det_cnt。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。