1.1为什么始终开启触摸感应功能，会耗尽电池电量

虽然智能手表等可穿戴设备的大多其他功能都可以在用户的两次活动之间，保持长时间的关闭，但触摸感应HMI却被要求始终保持开启。这是因为用户的触摸交互是随机的，无规律可循，无法预知用户何时会触发功能。因此，它必须在设备开机期间全程持续扫描，使得HMI子系统会持续耗电。在低功耗模式（持续扫描）和激活模式（触摸子系统在短时间内消耗更多电能）下，始终保持开启状态的触摸HMI都是一个重要的功耗因素，因此总体而言是一个功耗大户。可见，只要降低触摸系统的功耗，就可以有效延长充电周期。

1.2探索触摸感应控制器的操作和架构

通常而言，触摸HMI是唤醒可穿戴设备的最常用方法。为了节约用电，设备通常具备低功耗触摸检测功能，即在设备深度睡眠模式下工作：在这个模式下，设备以仅够检测任何触摸事件的低刷新率进行扫描。在这种模式下，用户可能需要按住一会（可根据用户场景配置）按键，才能唤醒系统。

检测到触摸时，HMI会唤醒设备，同时切换到激活模式，以更快的刷新率运行，并支持设备的所有触摸感应功能。

上述内容解释了优化功耗的老方法，其节能程度很大程度上取决于传感器的刷新速度，因此，始终需要在功耗和快速响应用户触摸之间加以权衡。此外，由于受到架构的限制，现在的触摸HMI系统耗电量很大。为了了解其原因，我们有必要研究一下触摸传感器的扫描过程。目前绝大多数触摸感应控制器都采用与微控制器类似的架构：图2所示的英飞凌PSoC™ 4000系列触摸控制器框图就提供了一个典型的示例。其架构包括：

• CPU：受到非易失性和易失性内存支持
• 模拟前端（AFE）：连接触摸感应元件和其他传感器
• 数字逻辑功能
•  I/O

在大多数触摸控制器中（但我们可以看到，PSoC™ 4000T并非如此），扫描操作始终需要CPU的运行，来初始化触摸感应系统、配置感应元件、扫描传感器，并处理结果，以确定是否发生触摸事件。

令人遗憾的是，CPU及其相关内存也是耗电大户。

因此，“低功耗”触摸检测功能确实比激活模式触摸感应的平均功耗更低——由于降低刷新率，每秒扫描次数更少（参见图2）。但由于牵扯到CPU，在触摸检测模式和激活模式下，每次扫描都会消耗大量功率。

2.1传感器尺寸的权衡：以响应能力和准确性为代价

触摸感应元件或按键的灵敏度与其面积成正比。这意味着通过增加触摸传感器的大小，可以提高触摸HMI的响应准确性。增强灵敏度还可以提高信噪比（SNR），从而更好地避免噪声或干扰造成误触事件。其中，噪声源可能包括智能手表的显示器、蓝牙®或其他无线电天线产生的射频辐射。干扰还可能由设备表面的水、汗水或其他液体产生。高灵敏度和抗液体干扰的能力（也称防水性能）对用户体验影响很大。然而，通过增加触摸传感器的大小，来提高灵敏度，将减少设备制造商优化设备机械设计的自由度。

设备制造商还寻求通过增添新的触摸传感器功能，进一步改善用户体验，来获取竞争优势：这些功能包括力量感应和接近感应等——例如：在检测到有手指靠近，但尚未触摸时唤醒设备。某些设备还要求触摸传感器支持触摸式按键、触摸式滚动条和触摸屏功能。

设备制造商面临的挑战是，在不增加设备整体尺寸的情况下，提供这些丰富的功能，同时实现高灵敏度和高耐液性。

一个集成了所有这些功能的触摸控制器可为此提供解决方案。