雙通道觸摸感應(yīng)芯片使用介紹

電容式觸摸感應(yīng)開關(guān)，不像裸露在外的按鈕和開關(guān)那樣容易受到環(huán)境磨損的影響，也不需要像機(jī)械那樣需要預(yù)留機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)的空間，因此它不僅在外觀上使得產(chǎn)品更漂亮，而且增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)，同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。由于在很多方面的優(yōu)勢(shì)，目前電容式觸摸正在迅速的在MP3,MP4，移動(dòng)電話，汽車面板，白色家電，工業(yè)儀表等場(chǎng)合得到充分的應(yīng)用。Cypress新推出的支持雙通道電容感應(yīng)的CY8C22x45系列芯片內(nèi)部有專用的雙通道電容感應(yīng)模塊，不需要占用額外的模擬模塊和數(shù)字模塊，而且還支持靈活多樣的配置模式。因此在實(shí)現(xiàn)電容感應(yīng)之外，還具有額外的模式和數(shù)字資源去實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，LED驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)控制，電源管理等功能。因此，通過CY8C22x45的單芯片能夠靈活實(shí)現(xiàn)支持觸摸感應(yīng)的系統(tǒng)，能夠極大的提高系統(tǒng)的集成度和性價(jià)比。

　　一、 Cypress 觸摸感應(yīng)芯片

　　在電容觸摸感應(yīng)領(lǐng)域，Cypress提供了多種解決方案，其中包括了觸摸感應(yīng)以及電容式觸摸屏。廣泛應(yīng)用的觸摸感應(yīng)芯片CY8C21xxx,CY8C20xxx系列芯片，電容式觸摸屏感應(yīng)芯片為CY8CTMGxxx,CY8CTMAxxx。觸摸感應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)觸摸的檢測(cè)，這些觸摸的感應(yīng)芯片所采用的技術(shù)有CSA(Capsense Successive Approximation), CSD(CapSense Sigma Delta),CSDADC(CapSense Sigma-Delta Plus ADC)等。基于這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)觸摸以及觸摸的滑動(dòng)條。而CY8CTMGxxx則是基于Cypress TrueTouch技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)電容觸摸感應(yīng)的的基礎(chǔ)上能支持多點(diǎn)觸摸以及手勢(shì)操作。CY8CTMAxxx則基于最新的電容檢測(cè)技術(shù)，采用Tx-Rx的原理，能夠支持全指觸摸感應(yīng)以及多種手勢(shì)操作。

　　二、 雙通道電容感應(yīng)芯片CY8C22x45

　　目前廣泛應(yīng)用的觸摸感應(yīng)芯片(CY8C21xxx,CY8C20xxx)的典型應(yīng)用框圖如圖1。

　　 圖 1 觸摸感應(yīng)芯片典型應(yīng)用框圖

　　觸摸感應(yīng)芯片通過不停的掃描感應(yīng)按鈕或者是滑條的輸入，然后運(yùn)行上層算法來(lái)檢測(cè)的狀態(tài)或者滑條上的坐標(biāo)位置，并通過I2C或者其他的通信接口把當(dāng)前的信息發(fā)送到主機(jī)端，主機(jī)根據(jù)當(dāng)前的輸入信息控制顯示或者作出其他的相應(yīng)。

　　CY8C22545的芯片是對(duì)CY8C21xxx以及CY8C20xxx芯片的增強(qiáng)，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是把觸摸感應(yīng)以及系統(tǒng)控制都集中在同一個(gè)芯片內(nèi)完成。該芯片與以往的PSoC兼容，片上具有混合信號(hào)陣列以及專用的中央處理器。它的結(jié)構(gòu)框圖如圖2。

　　 圖 2 CY8C22x45芯片框圖

　　CY8C22x45最大支持38個(gè)GPIO,16K的flash以及1K的SRAM，同時(shí)與其他的PSoC設(shè)備一樣，片上還集成了I2C,MAC等系統(tǒng)資源。除此之外，CY8C22545還提供了經(jīng)過優(yōu)化的專用10位SAR的ADC以及專用的雙通道CSD模塊和RTC。它與CY8C21x34的資源對(duì)比如下表1。

　　表 1 CY8C22x45與CY8C21x34資源對(duì)比

　　數(shù)字模塊除了在數(shù)量上增加之外，CY8C22x45還在數(shù)字模塊中增加了專用的通路支持同步觸發(fā)以及PWM的Kill等功能。在模擬系統(tǒng)中，CY8C22x45還提供了2條模擬總線以配合雙通道的觸摸感應(yīng)掃描。
CY8C22x45所專有的雙通道CSD模塊使得在構(gòu)建觸控掃描的過程中，不在像傳統(tǒng)的CY8C21xxx等芯片需要占用VC1/VC2/VC3時(shí)鐘資源以及額外的數(shù)字模塊。利用雙通道的專用CSD模塊以及2條模擬總線，CY8C22x45可以同時(shí)的掃描2個(gè)，從而能夠極大的降低整體的掃描時(shí)間。

　　三、 雙通道電容感應(yīng)用戶模塊CSD2X

　　CY8C22x45的用戶模塊CSD2X對(duì)應(yīng)于其專用的雙通道CSD硬件模塊。該用戶模塊支持多樣性的配置。對(duì)于掃描的充電可以通過外部電阻Rb來(lái)實(shí)現(xiàn)也可以通過內(nèi)部的IDAC來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)對(duì)于應(yīng)用比較少的場(chǎng)合，還可以選擇單通道以節(jié)省資源。根據(jù)通道數(shù)以及所采用的充電方式的不同，雙通道CSD2X用戶模塊支持的配置方式以及所需要的資源見下表2。

　　表 2 CSD2X用戶模塊支持的配置方式以及所需要的資源表

　　CY8C22x45內(nèi)部集成了兩個(gè)最大輸出640 µA的電流源，因此可以替換掉充電電阻Rb對(duì)觸摸感應(yīng)進(jìn)行充電。也可以關(guān)閉兩個(gè)電流源，通過傳統(tǒng)的外部充電電阻的方式進(jìn)行觸摸感應(yīng)。采用Rb的配置每個(gè)通道需要額外的增加1個(gè)管腳。單通道相比雙通道占用的資源較少，適合小型的應(yīng)用。

　　采用IDAC配置和Rb配置的雙通道配置的單個(gè)通道結(jié)構(gòu)如下圖3和圖4所示。單通道的Rb配置和雙通道中單個(gè)通道需要額外的增加1個(gè)管腳。單通道相比雙通道占用的資源較少，適合小型的應(yīng)用。
　　采用IDAC配置和Rb配置的雙通道配置的單個(gè)通道結(jié)構(gòu)如下圖3和圖4所示。單通道的Rb配置和雙通道中單個(gè)通道相同，單通道的IDAC配置可以同時(shí)使用兩個(gè)IDAC進(jìn)行切換，使得在觸控上始終有電流流過，在檢測(cè)觸控時(shí)，如果寄生電容特別大，可以采用此配置。也可以采用和雙通道中單個(gè)通道相同的配置。本文僅討論和雙通道中單個(gè)通道相同的配置。