【读书笔记/学习心得+Kinetis之TSI】

只看该作者 · 2013-10-23 13:09

本帖最后由 KuMo_2011 于 2013-10-23 13:10 编辑

TSI即Touch sense input的缩写，中文译为触摸感应输入，是一种现代化的人机交互接口(HMI)。而是飞思卡尔为简化节省硬件设计人员开发已把电容触控驱动模块嵌入到了KinetisMCU中的，开发人员只需将TSI的驱动接口接到一定面积的覆铜（推荐覆铜形状为圆形或者方形，以减少电容特性）就Ok了。至于为什么TSI的驱动接口接到一定面积的覆铜就可以实现触摸感应输入，就要讲一下触摸感应的原理了。

原理概述

电容式触摸感应按键实际上只是一小块“覆铜焊盘”，触摸按键与周围的“地信号”构成一个感应电容，当手指靠近电容上方区域时，它会干扰电场，从而引起电容相应变化。根据这个电容量的变化，可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键。

接地板通常放置在按键板的下方，用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响，检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。

基准电容值由特定结构的PCB产生，介质变化时，电容大小亦发生变化。

上面既然搞清了电容触摸的原理，即电容值增加了，那就需要测得这个电容值的变化以识别手指的按下。对此飞思卡尔的做法是在Kinetis系列MCU内部集成的TSI模块，采用把电容值变化转换成内部计数器计数值的变化，在外部电极上产生三角波充放电电压信号，通过对该三角波电压信号的周期进行测量计数来反映外部电极的电容量变化。

所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。具体原理，飞思卡尔已经给出请参看https://bbs.21ic.com/icview-629307-1-1.html提供的资料。

触摸感应输入没有任何机械部件，不会磨损，无限寿命，减少后期维护成本。是不是很方便呢。

1万 · 2013-10-23 16:21

楼主思路不错，继续努力！

只看该作者 · 2013-10-23 21:08

本帖最后由 KuMo_2011 于 2013-10-23 21:10 编辑

触摸感应输入（TSI）模块用高灵敏和增强的鲁棒性提供触摸感觉检测的能力。每个TSI引脚实现一个带有个别可编程检测槽电极性能力的措施和结果寄存器。TSI 模块在当前额外
低加法器和以一种触摸事件唤醒CPU 的条件下能够作用于若干个低电源模块。它为触摸键盘，旋转式机器，滑块提供一种稳定有能力的措施。

只看该作者 · 2013-10-23 21:10

K60 TSI特点
（1）支持和带有结果寄存器一样多的16 个输入电容性触摸感觉式的引脚
（2）自动检测带有可编程的低和高开端的电极性电容量的改变
（3）为运行和低电源模块，自动周期扫描不同占空因数周期单元
（4）完全支持为实现触摸键盘，旋转式机器，滑块，带有FSL 触摸感应SW 库（TTS）。
（5）运行在所有低电源模块：Wait,Stop, VLPR, VLPW, VLPS,LLS,VLLS{3,2,1}
（6）有从低电源模块中唤醒MCU 的能力
（7）配置中断：
a.结尾扫描或者超出范围中断
b.TSI 错误中断：对VDD/VSS 的短暂停留或者超出转换范围
（8）补充温度和补充电压变化
（9）支持甚至在低电压模式下不需要外部晶体的操作
（10）从1 到4096 次每个电极性能量量度的配置的整合
（11）对于高灵敏的可编程的电极性振荡器和TSI 索引振荡器，小的扫描时间和低电源
功能
（12）在没有外部硬件需要时仅在每个电极性实现时使用一个引脚

只看该作者 · 2013-10-23 21:13

本帖最后由 KuMo_2011 于 2013-10-23 21:27 编辑

TSI 模块的总体描述

只看该作者 · 2013-10-23 21:16

可不可以根据这个原理，做一个测量电容大小的装置？

只看该作者 · 2013-10-23 21:17

电极性电容量量度单元
电极性电容量量度单元能感觉一个TSI 引脚的电容量和一个16 位结果输出。这个模块基于两体振荡器的结构。一个振荡器和外部电容性阵列连接，根据电极性电容震荡，其他根
据内部参考电容震荡。在有许多可配置的外部电极性振荡器振荡期间，参考振荡器的计数时间用来衡量引脚的电容量。为了适应电极性电容量不同的大小，电极性振荡器用一个可编程的5 位二进制的当前源来对引脚电容进行充电和放电。电极性振荡器频率在和所有振荡器比较之前，先经过一个预定标器和模数计数器来减少它的频率和连续增加衡量分辨率和噪声鲁棒性。以下图显示电极性电容量如何被测量的简化时序图。

只看该作者 · 2013-10-23 21:21

本帖最后由 KuMo_2011 于 2013-10-23 21:22 编辑

电极性扫描单元
触摸感应输入模块需要周期性地扫描所有激活的电极性来决定一个触摸事件是否发生。电极性扫描单元具有两个独立的扫描周期，一个对于TSI 激活模式并且另外一个对于TSI 低
电源模式。这个独立的控制允许应用程序在低电源模式中配置更长的扫描周期，所以有利于更小的平均电源消耗。TSI，在低电源模式中，有能力通过一个电极性电容量的改变来唤醒
CPU。当CPU 唤醒，TSI 进入激活模式，并且为一个更快的响应和更具有鲁棒性的触摸检测产生一个更短的扫描周期。除了周期模式以外，电极性扫描单元也允许软件控制电极性扫描。这个特点对于触摸应用程序的初始化来检测初始化电极性电容量非常有用。这个模块产生可配置的扫描结束中断来表示所有电极性都被扫描的应用程序。如果一个新的电极性扫描在之前的一个仍然处于处理时被启动，一个超出限度的错误标志位被产生，TSI 继续之前的扫描时序并且最近的触发被忽略时。
触发检测单元
触摸检测单元表示在引脚上的电容量的改变。这个模块把在结果寄存器中的引脚电容量值和预先配置的低和高的值做比较。如果电容量结果寄存器值超过被高低值定义的范围，触
摸检测单元产生一个超出范围标志来表示一个引脚的电容量改变。高低门限的值被配置允许应用程序来选择电容量的改变对控制超出范围标志的大小。在门限值被合适编程情况下，应用噪声级数不能引起CPU 频率中断，所以把CPU 触摸应用程序使用降到最小。这特点也允许TSI 在一个电容量改变事件中从低电源模块中唤醒CPU。