前天跟一个朋友聚会，其间他拿着中兴手机跟我说这个手机是电容屏，缺点就是不能用以前的手写笔进行操作，然后他问我为什么电容屏只能用手来触摸操作？我马上想起来最近刚学习的TI LaunchPad视频教程，其中第十讲不就是讲电容触摸的吗，开头的那个电容触摸原理示意图马上闪现，那个接大地的符号印象很深，于是我跟他说因为人体可以导电。他想了想问：“我穿着胶底的鞋，怎么导电呢？”他可能理解为触摸屏通过人体到大地导电了，“……”我一时不知如何回答。是啊，通过人体到地能导多少的电？是通过这种导电才产生触摸感应的吗？如果穿着塑料鞋或者电工胶鞋呢？没听说穿塑料鞋不能用电容触摸屏的手机啊？我有点心虚地说：“很微弱的导电就行，改变触摸点处的电容参数就可以了，还有空气能导电呢。”他不是学电子的^_^。他突然又说：“是生物电？”，我说：“嗯，也有一点作用……”，然后转移话题。
回来后，我赶紧又看了看视频，按照PPT的图示（如下图示），
确实，上面表达的意思之一就是通过触摸点、手指、自由空间、大地、自由空间、触摸板的电源地这个链路，实现了电容的变化。图中虚线部分应该是等效阻抗，大地和线路板之间等效阻抗目前来看只能是空气或者人体，如果是交流供电的系统，还有可能是接地的零线这条路径。但如果是这样理解，那么假设人体与大地绝缘，甚至所处的空间也不导电同时板子用电池供电，那时候电荷流动的路径就被阻断了，是不是就无法改变电容实现触摸识别了？试试看吧。拿出Capacitive Touch BoosterPack，按照说明安装到LaunchPad上，再接上电脑的USB口，又找了块塑胶地板垫（就是小朋友用的那种地板垫子，一块一块可以拼接起来的），放在一个板凳上，然后我双脚站立到该塑胶垫上，再对电容触摸板进行操作，正常！这说明什么，说明在大自然环境里，穿电工鞋可以操作电容触摸屏的^_^！（我突然感觉自己有点二：（，电子白学了）。当然，如果说这是因为通过空气导电到大地的，也不能否定，这个不好测试验证，没有理想的真空环境。
还是上TI.com看看吧，搜到了一个文档slaa363a-PCB-Based Capacitive Touch Sensing WithMSP430 (Rev. A)，上面对电容触摸原理的示意图如下：
这个解释比较好理解，跟我们在学校学习的理论也能对得上，就是通过导电的介质改变这个“Open Capacitor”的介电常数，而人体就是导体之一。那么其他导体呢？再试试吧，我找了把起子，抓住绝缘的把手，将起子的金属部分伸到Capacitive Touch BoosterPack上方挥动，有反应；将GSM手机（2G网络）紧挨BoosterPack且与其放同一水平面上，再找了另一部手机拨打这部手机，有反应；将BoosterPack面朝CRT显示器靠近，有反应。这些应该都是由于介质变化导致了电容的变化，或者磁场的变化间接导致电场的变化。
不过，疑问还未消除，是不是跟大地有关系呢？继续搜索，看到文档slaa490-Capacitive Touch Library，从这里可以了解到Capacitive Touch BoosterPack采用的是G系列430的RO（Relaxation Oscillator）方式，它无需其他外围器件，I/O口接到SensorPad上就行，成本低、功耗低。其原理如下：
所以，可以看到这次TI加赠的Capacitive Touch BoosterPack上，除了LED的限流电阻，其他电阻都没有焊接，它的电容模型就是SensorPad和电源地之间的一个可变电容。不过，还是没有找到跟视频PPT里头的原理示意图类似的解说。
上午我请教同事，他一开始也回答不上来，后来翻了些材料，从一份印刷资料里看到类似的图，上面的文字说明比PPT详细，是这么写的：
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检测电容的值的变化
·当一个感性的元素出现的时候
--手指
--产生C3和C4，使得电容增加C1+C2+C3||C4
·当电解质（通常是空气）移走
--厚手套，液体
--电容（C2）增加
·自由空间的连接
--有影响的接近感应是在2-3英尺外
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可能第2种情况能回答我的疑问，或许我理解有误，应该理解为不一定要接大地，只要改变容值就行，接大地只是一种情况。既然是要测量变化，那么就得有一个基准，也就是没有触摸之前的参考值，那时候，这个被测电容的介质其实主要就是空气和板材了吧。
此外，从百度百科里头查到的对电容触摸的解释是：“电容式触摸屏利用人体的电流感应进行工作，其触摸屏由一块四层复合玻璃屏构成。当手指触摸在触摸屏上时，由于人体电场、用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息。”，“电容屏是人体静电驱动原理”，而且也出现过适合电容屏使用的手写笔。这些描述大体符合改变电容值的基本原理，不过，最后说“静电驱动原理”，这个无法理解啊？或许电容屏和电容按键原理不是很一样？
这两天查阅资料，也长了不少知识，感觉Capacitive Touch BoosterPack还是很有的琢磨的，尤其是PCB和触摸算法，有技术含量，其微观世界的电原理也值得温习知新。板子看似简单，背后的技术开发肯定不少费功夫，而很多时候我们都已经习惯了拿来主义。
因为初学电容触摸，这个问题不是很了解，如果有朋友了解，还望多多指教。
附：发现Wiki上有很多LaunchPad的应用资源，有兴趣的朋友可以看看
http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_(MSP-EXP430G2) |
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