PDF《功能和概述》

赛普拉斯半导体公司 uctor Corporation ?

198 Champion Court ? San Jose, CA 95134-1709 ? 408-943-2600 文档编号:001-68021 Rev.

*B 修订日期 December 10,

2014 CapSense? Sigma-Delta 数据手册 CSD V 1.90 001-68021 Rev. *B CapSense Sigma-Delta Copyright ? 2007-2014 Cypress Semiconductor Corporation. All Rights Reserved. 若需要一个或多个使用此用户模块的完全配置功能性示例项目,请访问 www.cypress.com/psocexampleprojects. 功能和概述 ? 根据器件引脚数量,最多可以扫描

41 个电容式传感器. ? 可以感应厚度达

15 mm 的玻璃外覆层. ? 使用线缆传感器时,接近感应的检测范围可达

20 cm. ? 对交流电源噪声、 EMC 噪声和电源电压变化,具有极强的抗干扰能力. ? 支持独立传感器和滑条电容式传感器的任意组合. ? 通过双工法,可以使滑条传感器的物理分辨率增加一倍. ? 利用内插法,可提高滑条传感器的分辨率. ? 支持带有两个滑条传感器的触摸板. ? 通过高阻抗导电材料 (如ITO 薄膜)提供感应支持. ? 即使存在水膜或水滴的情况下,屏蔽电极仍可保证可靠地运行. ? 通过 CSD 向导进行传感器和引脚的分配. ? 使用集成基线更新算法来处理温度、湿度和静电放电 (ESD)事件. ? 可轻松调整各操作参数. ? PC GUI 应用支持实时的原始数据监控和参数优化. 资源 PSoC? 模块 API 存储器 (所需外部 I/O 的) 引脚数量 抽取滤波器 I2 C/SPI 数字 模拟 闪存 RAM CY8C28x

45、 CY8C28x

52、 CY8C28x

13、 CY8C28x

33、 CY8CLED04 带IDAC 的一阶调制器

1 C 0...2

2 C C

1 带IDAC 的二阶调制器

1 C 0...2

2 C C

1 CapSense Sigma-Delta 文档编号:001-68021 Rev. *B 页2/56 使用 Sigma-Delta 调制 (CSD)用户模块的电容式感应采用开关电容技术提供电容感应功能,该技术可以 通过Sigma-Delta调制器将感应开关电容电流转换为数字代码. CSD用户模块可支持通过一阶和二阶Sigma Delta 调制器进行的单通道 CapSense 扫描. 图1. CSD 典型应用 快速启动 1. 选择并放置需要专用引脚 (例如 I2C 和LCD)的用户模块.根据需要分配端口和引脚. 2. 选择并放置 CSD 用户模块. 3. 在工作区浏览器中右键单击 CSD 用户模块, 以访问 CSD 向导 (稍后导向将在本数据手册中加以介绍) . 4. 设置所需的传感器、滑条或旋转滑条的数量. 5. 设置每个传感器的设置. 6. 设置引脚和全局参数.阅读所有参数说明,遵守各种要求和相关指南. 7. 生成应用,并切换到应用编辑器. 8. 根据需要调整采样代码,以执行独立的传感器、滑条传感器或触摸板. 9. 将I2 C-USB 桥接器连接至目标电路板,并观察信号. 10. 更改 CSD 参数,以优化您的设置并重新编译应用. 11. 对PSoC 器件进行编程并验证模块操作.调整 CSD 参数,以满足 5:1 信噪比的要求,如CY8C21x34/B CapSense 设计指南中所述. 如果遇到任何问题,请参见附录中的故障排除部分. 功能说明 电容式传感器阵列包含独立传感器、滑条传感器以及触摸板,触摸板部署为一对互相垂直的滑条.高级决策 逻辑提供了对环境因素(如温度、湿度)和电源电压变化的补偿.独立的屏蔽电极可用于屏蔽传感器阵列, 以降低杂散电容.这样,可以在存在水膜或水滴的条件下更可靠地运行. 高级软件功能可提供滑条双工法,以便在两个位置中可以使用一个电气传感器来提高分辨率.通过这些功 能,还可以在传感器位置之间进一步插补解析传感器位置. CapSense Sigma-Delta 文档编号:001-68021 Rev. *B 页3/56 电容式传感器由物理、电气和软件组件组成: ? 物理:即物理传感器本身,通常是安装在与 PSoC 相连的 PCB 上的传导模型,并通过绝缘层、软膜或透 明覆盖层与显示屏隔离开. ? 电气:是用于将传感器电容转换为数字格式的方法.转换系统包括感应开关电容、sigma-delta 调制器以 及基于计数器的数字滤波器,用以将调制器输出的位流转换为可读取的数字格式. ? 软件:是指检测和补偿软件算法,用于将计数值转换为传感器检测结果.对于连续的附属型传感器(如 滑条和触摸板) ,将提供 API 函数,以便插入一个分辨率高于传感器物理分辨率的位置.例如,您可以 使用

10 个传感器创建音量滑条,并使用所提供的固件将音量级别扩展为 100.另外,通过相同的 API, 可以使用两个电容式传感器, 以凸凹咬合方式排列, 用于确定它们之间的导电物体(例如手指) 的位置. 测量电容的方法有许多种,此用户模块中使用的方法是将开关电容与一个 Delta-Sigma 调制器组合在一起. 首次使用 CSD2X 用户模块之前,建议阅读下列文档. ? 《CY8C28X45 和CY8C21345 PSoC 可编程片上系统技术参考手册》中的 CapSense 系统 章节. 建议在阅读 CSD 用户模块数据手册后应阅读下面的设计指南.可从赛普拉斯网站 www.cypress.com 上获 取这些文档: ? Capsense 入门手册 ? CY8C20xx6A/H CapSense 设计指南 ? CY8C21x34/B CapSense 设计指南 ? CY8C20x34 CapSense 设计指南 ? CY8CMBR2044 CapSense 设计指南 电容测量操作 可通过固件实现决策逻辑.通过固件分析电容的测量,跟踪电容因环境因素造成的缓慢变化,并运行决策逻 辑,以检测按键触摸变化以及计算滑条位置. 扫描传感器阵列 CY8C28x45 系列器件都具有内置模拟总线,可以使电容式传感器连接到任意 PSoC 引脚上. CSD 用户模 块使用内部预充电开关,以在时钟信号相位 Ph1 充电给活动传感器,并在相位 Ph2 将模拟总线连接至传感 器. Sigma-delta 调制器的调制电容和比较器的输入端始终与模拟总线相连接. CapSense Sigma-Delta 文档编号:001-68021 Rev. *B 页4/56 通过设置 MUX_CRx 寄存器中的相应位,固件可以连续执行传感器扫描. 图2. 带有预充电开关的模拟总线 滑条 滑条适用于需要渐进式调节的控制应用.示例包括照明控制 (调光器) 、音量控制、图示均衡器和速度控 制.这些传感器在布局上彼此相邻.某个传感器进行的动作会引起其他相邻传感器部分动作.通过计算活 动传感器组的中心位置,可以确定滑条的实际位置.滑条可在 CSD 向导中设置,即建立多组滑条,每一 组都有一个特定的顺序.传感器滑条数量的实际下限值是 5,上限值是所选 PSoC 器件提供的传感器位置 的数量. CapSense Sigma-Delta 文档编号:001-68021 Rev. *B 页5/56 图3. 对物理传感器位置排序 越接近滑条一半部分的强信号,将导致前半部分产生相同程度的伪信号,但最终是杂散信号.感应算法搜 索相邻最强的一组信号,以确定解析的滑条位置. 辐射滑条 图4. 手指触摸辐射滑条 CapSense Sigma-Delta 文档编号:001-68021 Rev. *B 页6/56 CSD 用户模块支持两种滑条类型:线性和辐射滑条.辐射滑条类似于线性滑条.但线性滑条有起点和终 点,而辐射滑条却没有.当发生触摸时,中心计算算法将考虑到当前开关左右两侧的传感器的开关数量. 辐射滑条未采用双工法. CSD 用户模块包含两个支持辐射滑条的 API 函数.第一个函数 CSD_wGetRadiaPos() 返回质心位置,第 二个函数 CSD_wGetRadialInc() 则返回以分辨率单位表示的手指移位.当手指以顺时针方向移动时,它是 正的偏移. 参考点 (0)位于第一个传感器的中心.线性滑条和辐射滑条的分辨率都受限制,其限制为 ( 传感器所用 的引脚数量 - 1) x

28 -

1 ;

对于双工型滑条,该值为 (2 x 传感器所用的引脚数量 - 1) x

28 - 1. 双工 滑条中的每个 PSoC 传感器连接都映射到滑条传感器阵列中的两个物理位置.物理位置的前半部分 (较低 数值部分)顺序被映射到基本分配的传感器内,设计师使用 CSD 向导将端口引脚分配给这些传感器.物 理传感器位置的后半部分 (数值较高的部分)由向导中的算法自动映射,并在 include 文件中列出.一旦 创建好次序,一半相邻的传感器动作则不会使另一半相邻传感器的动作.请小心地确定此次序,并将其映 射到印刷电路板上. 有许多方法可以确定后半部分物理传感器位置次序.最简单的方法是对前部分中的传感器编制索引,首先 是对所有偶数传感器编制索引,然后是所有奇数传感器.其他方法包括按相关值编制索引.此用户模块选 择的方法是按三编制索引. 图5. 按三编制索引 使滑条中的传感器电容均衡.根据传感器或 PCB 布局,某些传感器对可能需要更长的布线.当选择双工 时, CSD 向导会自动生成双工传感器的索引表.下表说明了不同滑条段计数的双工序列. CapSense Sigma-Delta 文档编号:001-68021 Rev. *B 页7/56 表1. 不同滑条段计数的双工序列 滑条段总数 段序列

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