剖析触摸屏上的电容按键

硬件设计

当前，移动终端上的按键大部分都是电容按键。电容按键的基本原理跟电容触摸屏是一样的，都是感知被触摸时，电极之间电容值的变化，来判断当前是否有触摸动作。

抛开触摸屏，市面上大部分独立电容按键的设计，都是RC串联电路(如图1)，VCC一端不断发出扫描脉冲，使电路中电容C1重复充放电，从而在A点引起电压变化。由于有触摸时，会引起电容值增加，从而引起充放电周期变长。若把有触摸时，电容C1充放电周期为T1，没有触摸时，周期为T0。则

T1 > T0

从而能够判断出，当前是否有触摸动作。这种设计在当前普通家电控制面板上很常见，耐用，不易损坏，设计简单。

回到触摸屏这个大环境。由于基本原理的相似性，现有的按键设计都没有用独立的扫描电路，而是从触摸屏控制器里，拉出一条驱动通道用作按键公共端(VCC脚)，并把按键的另一端(A脚)连接到触摸屏的感应通道上。从而实现在触摸屏里扩展出电容按键，并由触摸屏控制IC来检测按键是否被触摸。

在触摸屏里，还有一种扩展按键的方法，那就是完全没有按键。直接把触摸屏幕的一部分(一般是底部，30-40高度)用作按键区域，并在触摸屏控制IC的固件里定义相应的按键区域。当触摸点落入这个区域，控制IC就把这次触摸当做按键动作。我们可以把这种方式叫做虚拟电容按键，上面介绍的方法叫做独立电容按键。虚拟电容按键的好处就是，不需要在触摸屏里植入额外的感应电极，触摸屏制作厂商只需在丝印工序阶段，在规定的区域印上特定的按键形状就可以了。

软件处理(基于Android)

触摸屏上的虚拟电容按键和独立电容按键有一个共性，那就是两者都是由触摸屏控制IC来控制。也就是说，其往驱动层上报数据的格式也是由控制IC决定的。

懒人模式

控制IC对按键的处理也分为两种，一种是懒人模式，就是什么都不做，把按键当做触摸一样处理，直接上报具体的坐标给驱动层，把按键解析的工作完全推给上层软件。

在这种模式下，触摸屏的驱动里，其实也不会做什么按键处理，而是继续把触摸坐标往Android上层传递。一般会提前在驱动层定义好相应的按键区域，并把该配置信息通过linux kernel的sysfs暴露给上层。比如：

//按键数量
#define TPD_KEY_COUNT   4
//按键中心坐标
#define key_1           60,850
#define key_2           180,850
#define key_3           300,850
#define key_4           420,850
//按键类型
#define TPD_KEYS        {KEY_BACK, KEY_HOME, KEY_MENU, KEY_SEARCH}
//按键区域，每个数字分别表示：{X_CENTER, Y_CENTER, X_RANGE, Y_RANGE}
#define TPD_KEYS_DIM    { {key_1,50,30}, {key_2,50,30}, {key_3,50,30}, {key_4,50,30} }

而在Android Native层，frameworks/base/services/input/EventHub.cpp:loadVirtualKeyMapLocked会去读取这个按键配置文件，具体定义在源文件frameworks/base/libs/androidfw/VirtualKeyMap.cpp。

这里要注意的是，在驱动层，并不是所有的情况下，都把按键解析工作传递给上层。当手机处于factory mode和recovery mode的时候，由于Android上层并没有运行起来，所以在这种情况下，驱动层还是得做按键解析工作。

好人模式

触控IC的另一种模式是“好人模式”，这种模式下，触控IC会专门分配寄存器标志位给每一个电容按键，用来标示当前按键状态。驱动层读到这个状态后，也会直接利用input_report_key上报keyevent给Android上层。

结语

当然，这里阐述的只是正常流程下的处理。对于一些有特殊需求的，可能需要触控IC固件、触摸屏驱动和Android上层三者相互配合，处理情况也和这里阐述的不一样。