触摸按键噪声对策 瑞萨CTSU MCU在应对噪声困扰时软硬件设计注意点

 

触摸按键产品拥有美观，易用，易清理等特点在越来越多的产品中得到广泛的应用，使用的场景也越来越多，在复杂的外部环境中，触摸按键的可靠性得到越来越大的关注。

本文着重介绍瑞萨产品在应对噪声中的特点，以及软硬件设计中的一些注意点。

 

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触摸按键产品线及噪声性能

瑞萨拥有广泛的触摸按键产品线，覆盖了16/32位，3大内核MCU产品，客户在选择时拥有更多的选择性。

 

新的CTSU2产品拥有如下特性能够增强噪声性能的功能，例如多频扫描，主动保护电极等，可以支持更高等级Level4的IEC61000-4-3，IEC61000-4-6测试。

 

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硬件设计

良好的硬件设计是实现触摸按键高灵敏度，高可靠性的基础。瑞萨提供如下应用笔记明确布线的要求，以实现良好的对地噪声，以及寄生电容特性。

CTSU Capacitive Touch Electrode Design Guide

https://www.renesas.com/en/document/apn/capacitive-sensor-microcontrollers-ctsu-capacitive-touch-electrode-design-guide?queryID=c2371a86205358d1033cabfc285d4b40

 

Capacitive Touch Noise Immunity Guide

https://www.renesas.com/en/document/apn/capacitive-sensor-mcu-capacitive-touch-noise-immunity-guide-rev400?queryID=bca3f3e07dfd3ee80d79a05cf3fddf44

 

另外在实际硬件设计中，为了提高EMC特性，必要时会增加磁珠等元器件。磁珠的使用会降低高频电源噪声，但是会造成磁珠前后电源地的噪声特性差异，在布线的时候需要特别注意将触摸按键相关的地，TSCAP，电极保护地放到同一个地平面。

 

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软件设计

触摸按键的可靠性主要取决于硬件设计，但是在硬件设计一定的情况下，通过软件滤波也可以一定程度加强噪声特性，瑞萨提供多样性的软件滤波可选性，以应对多样性的噪声环境。

 

例如，在特定硬件条件下，EFT噪声会呈现出如下的较大周期性变动。

 

CTSU驱动代码中使用：

Moving Average（y[n]=3/4y[n-1]+1/4x[n]），可以应用大部分随机噪声，但是对于此类噪声，却会因为其无限冲击特性，受噪声影响时间较长，在噪声幅值较大的情况下无法完全滤除。

 

因此在这种情况下推荐使用Median Filter（中值滤波），中值滤波可以有效滤除周期性，短持续时间噪声，较符合EFT噪声特性，有很好的滤除EFT噪声效果。

总结

瑞萨触摸按键拥有广泛的产品线，配合特有的耐噪功能可以提供一流的噪声特性。此外完善的软硬件设计指南和技术支持将更加提升触摸按键设计效率。