电容感应触摸模块的结构

只看该作者 · 2015-6-30 18:46

电容感应触摸系统提供了丰富和高效的手段来测量电容量，比如触摸感应按键，滑动块，接近度检测。下图给出了电容感应模块的结构图。
电容感应触摸系统使用系统资源配置，包括一些用于电容感应触摸的硬件功能。该模块的主要特点有：
同时支持扫描两个电容传感器；
可配置的低通滤波器来消除开关噪声，用于精确测量；
用于更快速测量的带有高驱动模式的参考缓冲区。

只看该作者 · 2015-6-30 18:47

1．参考驱动
这个驱动器用来快速的初始化网络到独立于供电电源的一个电压。这个能力加速了电容扫描，并且改善了电源抑制比。两个参考驱动独立运行；一个驱动到AMUXBUSL，另一个驱动到AMUXBUSR。通过设置CAPSX_CFG0寄存器的out_en位，将驱动器连接到AMUXBUS。
参考驱动支持普通和高驱动模式，通过设置CAPSX_CFG0寄存器的boost位选择驱动模式。
在普通模式下，在600ns内驱动电容最大到100pF；
在高驱动模式下，在15us内驱动电容最大到30nF。

只看该作者 · 2015-6-30 18:48

2．低通滤波器
      提供两个可调的低通滤波器（Low Pass Filter，LPF）。每个LPF通过2:1复用开关选择输入。
在左侧，LPF输入是AMUXBUSL和AGL[0]；
在右侧，LPF输入是AMUXBUSR和AGR[0]。
   使用LPF.CRO寄存器的swin[1:0]位选择LPF的输入。通过开关将LPF的输出连接到abusl[0]和abusr[0]。可调的LPF允许用户选择R值为200kΩ或者1000kΩ，C值为5pF或者为10pF。
      LPFx_CR0寄存器内的rsel和csel位用来选择电阻和电容。LPF的控制寄存器为LPF0_CR0和LPF1_CR0。

只看该作者 · 2015-6-30 18:49

  3．模拟复用总线
      除了SIO和USB引脚外，所有的GPIO引脚均支持电容感应操作。用于电容感应基本模拟复用总线是AMUXBUS，该总线有两个网络(AMUXBUSL和AMUXBUSR)用于两个同步的感应操作。这些也能被短路生成单个网络，该网络连接到所有的GPIO。
      AMUXBUSL和AMUXBUSR网络连接到各自一半的GPIO，支持电容感应方法的所有特征。电容感应使用AMUXBUS网络、AMUXBUSR的模拟全局网络AGR[0]和AMUXBUSL的模拟全局网络AGL[0]，提供到参考源的反馈。这个反馈通常是来自于外部电容连接的引脚，这个电容用于积分或者调制电容。
4．GPIO配置
   图给出了GPIO结构。端口模拟
全局复用寄存器（PRT[x]_AMUX）被
用来连接端口引脚到模拟复用总线。
设置CAPSx_CFG1寄存器的io_ctrl[1:0]
来使能上拉或下拉。
   下图给出了在两种配置的感应电容
的切换，用来将电容转换成相对应的电
阻进行测量。

只看该作者 · 2015-6-30 18:49

只看该作者 · 2015-6-30 18:51

用下式计算等效电阻：

其中：
Cs=传感器电容
φ1,φ2=非重叠的时钟，可以用伪随机序列发生器产生
（pseudo random sequence, PRS）。
fs=时钟频率
Cmod=外部调制电容；
电容感应的方法通过将GPIO引脚在高低电平之间
切换实现。硬件的剩余部分配置成合适的极性来匹配上
拉或下拉电阻。

只看该作者 · 2015-6-30 18:51

电容感应时钟用于切换。可以使用两种方法来产生
CapSense时钟：
      1）UDB产生两个全局时钟(caps_dsi_lft和
caps_dsi_rt)，并且布线到各自一侧的I/O引脚的GPIO逻
辑。设置PRT[x]_CAPS_SEL[y]寄存器（基于每端口/每引
脚模式）来选择用于在测量期间切换传感器的全局时
钟；
      2）到I/O引脚的DSI输出能用于来自UDB的
电容感应的时钟源。编程PRTx_BIE[y]用于输入（每端口
/每引脚），并且清除PRT[x]_CAPS_SEL[y]选择DSI输出
作为电容感应的时钟。
注意：静态连接外部的集成电容Cmod（没有切
换），使用PRT[x]_AMUX寄存器将其连接到AMUXBUS，
并且PRTx_CAPS_ SEL[y]=0，PRTx_BIE[y]=0。
      GPIO引脚能作为屏蔽电极。屏蔽电极用于帮助在出
现水膜或水滴的情况下，提高操作的可靠性。测量这些影
响因素在屏蔽电极的影响，并且从电容感应按键中消除。
下面讨论的电容感应算法支持屏蔽电容。