从零入手Kinetis系统开发之TSI模块

只看该作者 · 2015-3-22 23:33

（1）首先说说什么是TSI，我们该知道现在触控技术主要分两种，电阻式触控和电容式触控（当然还有红外式和表面超声波式，这两种卡拉OK点播电视上用的较多，呵呵，要善于观察哈，不过在其他领域应用相对少些），而电容式触控感应技术貌似是从乔大爷的IPOD开始兴盛起来的，以前当然有，不过还是乔大爷发扬光大了，所以说人家是change the world，而咱们就只能know the words了，哈哈。本篇要谈的TSI模块（Touch Sensing Interface）就是飞思卡尔为简化硬件设计人员开发而嵌入到Kinetis架构的电容触控驱动模块，简单的驱动接口，接到一定面积的覆铜（最好设计成圆形或者方形，减少电容特性，呵呵）就OK了，所以大多数硬件工作FSL给咱省了，咱就在软件驱动上多下些功夫吧，到现在也写了Kinetis一部分的驱动了，觉着TSI部分的驱动写起来还是比较顺手的，思路比较清晰，下面揭晓：

只看该作者 · 2015-3-22 23:34

（2）背景说完了，再说说原理吧（咳咳，有点写论文的感觉了，呵呵），参考的datasheet部分图片，简单的介绍下电容触摸感应的原理，不多说，上图，呵呵：

只看该作者 · 2015-3-22 23:34

（3）还是循循善诱的来，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，这就是本篇的主角TSI模块要干的活了，哈哈，目前来说我只了解两种方法测量这个电容值的变化，一种是利用电容数字转换，即把电容值的变化反应到AD转换值的变化（貌似Silicon Lab一款片子是这样的），然后第二种就是飞思卡尔的这种，利用三角波电压同时充放电外部电容（可变）和内部参考电容（固定），然后采样内部计数器的计数值来确定电容的变化，第一种就不介绍了可以自己去谷歌一下，本篇就主要介绍下FSL的TSI内部构造，以便于下步的软件编程，其中有几个图非常重要，利于我们脑中建立起一个清晰的编程架构，下面上图：

只看该作者 · 2015-3-22 23:35

（4）呵呵，到这里基本原理就该清晰了，如果还不清楚，那....咳咳赶紧恶补下模拟电路和数字电路吧，哈哈，没问题的话就可以喝口水歇歇，然后咱就接着来，呵呵，软件编程部分，也就是最后的收尾部分了，该一步步的操作寄存器初始化TSI和编写触控服务程序了，这里我没法拿出一个一个寄存器来分析了，以前有网友建议过这样，不过这样有点太细了，我精力的确跟不上了，呵呵，所以只能贴出代码来了，注释都有的（这回我换成中文的了，呵呵），根据注释和官方datasheet只要一步一步认真的来肯定没问题的，有问题的话可以下面留言，我解决不了还有广大网友的嘛，群众的力量是伟大的，哈哈。扯远了，下面贴出重要代码（完整代码见附件），也不贴出太多了，代码太多给人一种难以看下去的感觉，是吧，呵呵，每个函数都贴出声明了，估计理解应该没问题：

/********************************************************************************
**Routine: TSI_Start
**Description: TSI启动函数
**Notes:
********************************************************************************/
void TSI_Start(void)
{
  TSI_Init(); /* TSI初始化 */

  TSI_SelfCalibration();  /* TSI自校准 */

  START_SCANNING; /* 打开周期性扫描 */

  ENABLE_EOR_INT; /* Init TSI OUT of Range interrupts */

  ENABLE_TSI; /* 使能TSI模块 */
}

/********************************************************************************
**Routine: TSI_Init
**Description: 初始化TSI模块，软件触发即写TSI_GENCS_SWTS
**Notes: 这里没有输入参数，所以具体使用哪一个通道可修改第二步及相关第三步的寄存器
********************************************************************************/
void TSI_Init(void)
{
  /* First step : Turn on clock to TSI module  */
  SIM_SCGC5 |= (SIM_SCGC5_TSI_MASK);
  /*******************************************************************/
  /* Second step :  */
  PORTA_PCR4 = PORT_PCR_MUX(0);    /* Enable ALT0 for portA4 */
  PORTB_PCR2 = PORT_PCR_MUX(0);    /* Enable ALT0 for portB2 */
  PORTB_PCR3 = PORT_PCR_MUX(0);    /* Enable ALT0 for portB3 */
  PORTB_PCR16 = PORT_PCR_MUX(0);    /* Enable ALT0 for portB16 */
  /*******************************************************************/
  /* Third step : setting the correspongding register */
  /*  每个电极连续扫描11次，prescaler分频8，软件触发 */
  TSI0_GENCS |= ((TSI_GENCS_NSCN(10))|(TSI_GENCS_PS(3)));
  /* 外部充电电流4uA,内部充电电流32uA，600mv delta电压, 连续扫描模式，输入时钟为Busclock/1 */
  TSI0_SCANC |= ((TSI_SCANC_EXTCHRG(3))|(TSI_SCANC_REFCHRG(31))|(TSI_SCANC_DELVOL(7))|(TSI_SCANC_SMOD(0))|(TSI_SCANC_AMPSC(0)));
  /* 使能5，8, 7，9 TSI通道 */
  TSI0_PEN = TSI_CH5_EN_MASK | TSI_CH8_EN_MASK | TSI_CH7_EN_MASK | TSI_CH9_EN_MASK;

  TSI0_GENCS |= TSI_GENCS_TSIEN_MASK;  /* Enables TSI */
}

只看该作者 · 2015-3-22 23:35

/********************************************************************************
**Routine: TSI_SelfCalibration
**Description: TSI模块自校准，采样无按键情况下的电容值（即相应的计数值）作为校准值。
**Notes: 注意下，执行这个函数的时候是采用软件触发的，自校准之后采用周期性扫描
********************************************************************************/
void TSI_SelfCalibration(void)
{
  uint16 counter_temp;

  TSI0_GENCS |= TSI_GENCS_SWTS_MASK;  /* 开启TSI周期扫描 */

  while(!(TSI0_GENCS&TSI_GENCS_EOSF_MASK)){}; /* 等待扫描结束 */

  for(uint16 i=0; i<5000;i++) /* 延时一段时间 */
  {
asm ("NOP");
  }
  /********************以下为具体校验过程（有哪些通道根据实际情况）********************************/
  counter_temp = ELECTRODE5_COUNT;  /* 采样无按键情况下电容值 */
  if(counter_temp > ELECTRODE_Shake)  /* 限幅 */
TSI0_THRESHLD5 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp - ELECTRODE_Shake);
  else
TSI0_THRESHLD5 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp);

  counter_temp = ELECTRODE8_COUNT;  /* 采样无按键情况下电容值 */
  if(counter_temp > ELECTRODE_Shake)  /* 限幅 */
TSI0_THRESHLD8 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp - ELECTRODE_Shake);
  else
TSI0_THRESHLD8 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp);

  counter_temp = ELECTRODE7_COUNT;  /* 采样无按键情况下电容值 */
  if(counter_temp > ELECTRODE_Shake)  /* 限幅 */
TSI0_THRESHLD7 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp - ELECTRODE_Shake);
  else
TSI0_THRESHLD7 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp);

  counter_temp = ELECTRODE9_COUNT;  /* 采样无按键情况下电容值 */
  if(counter_temp > ELECTRODE_Shake)  /* 限幅 */
TSI0_THRESHLD9 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp - ELECTRODE_Shake);
  else
TSI0_THRESHLD9 = TSI_THRESHLD_HTHH(counter_temp + ELECTRODE_Shake) | TSI_THRESHLD_LTHH(counter_temp);

DISABLE_TSI; /* 先禁止，等待在TSI_START里再使能 */
}
/********************************************************************************
**Routine: TSI_isr
**Description: TSI模块，out of Range 中断服务程序，中断服务号为99，IRQ为83
**Notes:
********************************************************************************/
void TSI_isr(void)
{
  uint16 Status = 0;

  TSI0_GENCS |= TSI_GENCS_OUTRGF_MASK;
  TSI0_GENCS |= TSI_GENCS_EOSF_MASK;

  Status = (uint16) (TSI0_STATUS & 0x0000FFFF);
  if(Status != 0xFFFF)  /* 确定是OUT OF Range中断（排除掉ERROR中断） */
Debounce_Counter--;
  else
Debounce_Counter = DBOUNCE_COUNTS;  /* 复位去抖动系数 */
  if(!Debounce_Counter)
  {
Debounce_Counter = DBOUNCE_COUNTS;  /* 复位去抖动系数 */

switch(Status)
{
   case TSI_STATUS_ORNGF0_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF1_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF2_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF3_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF4_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF5_MASK:
               GPIO_Toggle(PORTA,11);
               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF6_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF7_MASK:
               GPIO_Toggle(PORTA,29);
               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF8_MASK:
               GPIO_Toggle(PORTA,28);
               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF9_MASK:
               GPIO_Toggle(PORTA,10);
               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF10_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF11_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF12_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF13_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF14_MASK:

               break;
   case TSI_STATUS_ORNGF15_MASK:

               break;
   default:
               break;

}
  }
  TSI0_STATUS = 0xFFFFFFFF; /* 清零标志 */
}
上面是TSI的驱动部分，具体调用可能有些人不是很明白，这里就再贴出主函数的调用方法，汗，没办法，我是担心不全说明白，估计我又该被问的忙不过来了，呵呵

只看该作者 · 2015-3-22 23:35

/**********************************************************************************
**File Name: test.c
**Description: project test file, used to test some modules function of k60
**Editor: jicheng at Shandong University, all copyrights are reserved.
**Date: 2012.3.x
**History: V1.0
***********************************************************************************/
#include "system.h"
#include "common.h"
#include "gpio.h"
#include "tsi.h"

void main(void)
{
  //---------------insert your code in the following--------------
  GPIO_Init(PORTA,11,1,1);
  GPIO_Init(PORTA,28,1,0);
  GPIO_Init(PORTA,29,1,1);
  GPIO_Init(PORTA,10,1,0);

  TSI_Start();

  enable_irq(INT_TSI0-16);  /* 使能TSI的IRQ中断 */

  EnableInterrupts;

  while(1)
  {

  }
}