基于PSoC的CapSense方案可簡化電容性觸摸感測設(shè)計(jì)

　　張弛振蕩器技術(shù)

　　張弛振蕩器技術(shù)是PSoC器件執(zhí)行電容性觸摸感測所采用的特定方法。圖2所示為實(shí)現(xiàn)張弛振蕩器所采取的PSoC器件配置方式。

　　張弛振蕩器由一個(gè)電容性開關(guān)、一個(gè)充電電流源、一個(gè)比較器、一個(gè)復(fù)位開關(guān)、一個(gè)PWM和一個(gè)定時(shí)器組成。電容器上的電壓進(jìn)行線性充電，直至達(dá)到門限為止，觸發(fā)比較器輸出高電平。這將啟動開關(guān)，隨后使電容器上的電壓復(fù)位至地（這樣充電周期就能夠再次啟動）。其振蕩波形如圖3所示。

　　圖3：張弛振蕩器波形。

　　該振蕩的輸出頻率取決于電容值（Cp）和充電電流。如果一個(gè)額外的導(dǎo)電元件（比如手指）不在開關(guān)上，則Cp僅由寄生電容組成。如果手指存在，則Cp數(shù)值變大，這是因?yàn)槌思纳娙葜猓€包括導(dǎo)電元件所形成的附加電容。電容越大，充電時(shí)間越長，振蕩頻率也就越低。振蕩的頻率與振蕩器輸出所驅(qū)動的電容大小相對應(yīng)。數(shù)字計(jì)數(shù)塊提供了一個(gè)計(jì)數(shù)值（n），該計(jì)數(shù)值可被用于確定電容性開關(guān)是否已被啟動。

　　數(shù)字計(jì)數(shù)塊可通過配置提供兩種不同的測量方法：頻率測量和周期測量。（周期測量法見圖3）。顧名思義，這些測量方法的不同之處在于被測物理量。在周期測量法中，PWM的頻率是固定的，而周期長度是由張弛振蕩器來決定的。相反，頻率測量技術(shù)具有一個(gè)固定的周期，測量的是PWM頻率的變化（它是由張弛振蕩器的頻率決定的）。在這兩種場合中，PWM輸出都將啟用一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器的計(jì)數(shù)值（n）可與一個(gè)特定的門限相關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)簡單的接通/關(guān)斷開關(guān)。或者，由于一個(gè)開關(guān)可具有高達(dá)1/256的內(nèi)插分辨率，因此，定時(shí)器的計(jì)數(shù)（n）可被用來確定滑塊或觸摸板的位置。易用型PSoC Designer軟件使得上述兩種方法均能夠輕松實(shí)現(xiàn)。

　　圖4：CSR配置向?qū)?/P>

　　簡易型功能塊實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)簡化

　　PSoC器件是一款帶板載8位控制器并具有高靈活性的復(fù)雜混合信號陣列。芯片的大部分是由模擬和數(shù)字塊組成，這些模擬和數(shù)字塊受控于可通過配置來實(shí)現(xiàn)板載外設(shè)（比如：PWM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、ADC、可編程增益放大器以及許多其他的部件，均隸屬于同一個(gè)器件）的寄存器。由于PSoC器件基于閃存，因此，這些功能塊可進(jìn)行50，000次的重復(fù)配置，甚至可以隨意進(jìn)行重構(gòu)。

　　嵌入式產(chǎn)品工程師能夠快速地逐個(gè)完成這些功能本身的配置，并在寄存器級上與PSoC器件互動；他們也可以通過采用PSoC Designer（可從www.cypress.com網(wǎng)站免費(fèi)下載）用戶模塊進(jìn)行功能塊級器件配置控制的方法來節(jié)省大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。PSoC Designer包括50多個(gè)用戶模塊庫。在用戶模塊的選擇過程中，賽普拉斯為工程師提供了簡單的設(shè)計(jì)向?qū)Ш蛥?shù)表。

　　圖5：培訓(xùn)電路板（CY3212 - CapSense）