眾所周知，賽普拉斯是全球電容式觸摸感應(yīng)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，擁有業(yè)界最廣的產(chǎn)品線，其基于PSoC的CapSense器件可實現(xiàn)無與倫比的靈活性和集成度，并具備強大的抗噪性，能適用于從復(fù)雜的多功能應(yīng)用到替代單一按鍵的各種類型的觸摸設(shè)計。
比起我們常見但已經(jīng)有點跟不上時代的機械按鍵，觸摸按鍵的優(yōu)點非常明顯，比如：
● 由于物理位置的移動，機械按鍵的可靠性較低，并且隨著時間推移，會產(chǎn)生磨損。但觸摸按鍵不會有這種煩惱。
● 機械按鍵不容易防水，會引起不良問題。但是觸摸按鍵可以通過覆蓋層隔絕意外狀況。
● 同觸摸相比，機械按鍵需要用力按下才能工作，會隨著時間累積在縫隙內(nèi)產(chǎn)生污垢，導(dǎo)致要不斷加大按壓力度。
● 和機械按鍵相比，觸摸按鍵的外觀更時尚精美等等
有了這些諸多的理由，在如今的電子市場，如移動電話、個人電腦、消費類電子產(chǎn)品、汽車和白色家電等產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計都能看到觸摸按鍵活躍的身影。
Cypress PSoC 4000S CapSense原型開發(fā)套件
本次2017貿(mào)澤電子智造創(chuàng)新大賽拿到了Cypress贊助的CY8CKIT-145-40XX PSoC 4000S CapSense原型開發(fā)套，這是基于賽普拉斯第四代觸摸技術(shù)的一款板子，一起來見識下。
PSoC 4 CapSense原開發(fā)板PCB設(shè)計有些獨特，外形有種大鵬展翅的趕腳，很夸張，板子采用類似USB dongle接口類型，直接插入電腦的USB接口就可以使用。
拆解外包裝后，可以看到一句很鼓舞人心的話“Design the way you think”，千萬不要認(rèn)為這是簡簡單單的一句廣告語，愛板網(wǎng)工程師認(rèn)為這確實很貼合Cypress的產(chǎn)品特性，PSoC，即可編程片上系統(tǒng)，你完全可以根據(jù)自己的設(shè)計最優(yōu)的定義相應(yīng)的管腳信號，創(chuàng)造出最合理的設(shè)計。
整個板子不大，按功能大致可以分為3個部分：分別是搭載核心器件PSoC 4 Capsense器件的目標(biāo)板;一個KitProg板載編程器和調(diào)試器以及還有兩塊電容性板。
其中電容性板又可以分為兩部分：一塊是三個電容性按鍵， 另一塊是采用五段電容性滑塊。
Cypress PSoC 4000S CapSense原型開發(fā)板板載資源如下：
● PSoC 4000S器件(CY8C4045AZI-S413)
● PSoC 4000S擴展I/O
● 10-pin下載調(diào)試接口(未貼片)
● KitProg2(PSoC 5LP)器件(CY8C5868LTI-LP039)
● KitProg2擴展I/O口
● 5-pin SWD接口
● PCB USB finger接口
● EZ-BLE? PRoC?模塊
● 一個單刀單擲開關(guān)選擇SWD調(diào)試的目標(biāo)器件
● 一個用戶led、一個電源led、一個KitProg2狀態(tài)led以及觸摸按鍵對應(yīng)LED指示燈
● 一個用戶按鍵，一個PSoC 4000S以及EZ-BLE模塊復(fù)位按鍵、一個KitProg2按鍵
● 電流測試接口(未貼片)
● CapSense觸摸按鍵、滑條
因為采用卡扣式結(jié)構(gòu)，KitProg板載編程器和調(diào)試器可以直接掰下來單獨使用。KitProg除了實現(xiàn)下載調(diào)試，還能用于像mebed那樣的U盤下載方式，非常方便。
PSoC 4000S CapSense觸摸控制器
板載的賽普拉斯PSoC 4000S CapSense觸摸控制器，具體型號為CY8C4045AZI-S413，基于ARM Cortex-M0+處理器，最大主頻為48MHz，內(nèi)部集成32KB FLASH、4KB SRAM，并支持1個10bt single-slope ADC、8個比較器、2兩個IDACs，5個定時器/計數(shù)器/PWM、2個串行接口、1個 CapSense模塊，最大可支持36個GPIO口擴展。
CapSense 觸摸感應(yīng)原理
CapSense 觸摸感應(yīng)解決方案的硬件設(shè)計主要包括觸摸傳感器，PCB，保護組件(overlay)，如下圖的結(jié)構(gòu)所示。
CapSense，顧名思義，是通過電容的變化來檢測手指接近或觸及觸摸表面，在賽普拉斯觸具體的觸摸解決方案設(shè)計中，又可以分為自電容感應(yīng)或者互電容感應(yīng)技術(shù)。
如上圖左邊的圖就是自電容感應(yīng)原理，自電容使用一個引腳，并測量該引腳和電源地之間的電容，驅(qū)動與傳感器相連的引腳上的電流并測量電壓。若將手指放在傳感器上，則測得的電容會增加。自電容感應(yīng)最適合用于單點觸摸傳感器，如按鍵和滑條。
上圖中右側(cè)的圖則是互電容感應(yīng)技術(shù)的原理，互電容感應(yīng)將測量兩個電極間的電容，其中一個電極被稱為發(fā)送電極TX，另一個被稱為接收電極RX。
在互電容測量系統(tǒng)中，為 TX 引腳提供數(shù)字電壓(VDDD 和 GND 間的信號切換)，并測量 RX 引腳上所接收到的電荷。在RX 電極上接收到的電荷與兩個電極間的互電容(CM)成正比。
在 TX 和 RX 電極間放置手指時，互電容會降低到 C1M(如下圖所示)，由于互電容降低，RX 電極上接收到的電荷也會降低。CapSense 系統(tǒng)通過測量 RX 電極上接收到的電荷來檢測觸摸/無觸摸狀態(tài)。互電容效應(yīng)最適合用于多點觸摸系統(tǒng)，如觸摸屏和觸控板。
基于PSoC 4000S CapSense觸摸控制器可以實現(xiàn)多種觸摸控制方案，最簡單的就是觸摸，還有滑條觸摸以及接近式觸摸。
Cypress BLE PRoC模塊
另外，為了方便用戶開發(fā)，PSoC 4 CapSense原型開發(fā)板將所有IO口都引出來了，更讓人驚喜的是板子背面居然帶有一個BLE模塊!!!
放大看一下，Cypress BLE PRoC模塊，具體型號為CYBLE-022001-00模塊，支持BLE 4.1協(xié)議棧，尺寸只有10mm*10mm*1.8mm，非常小，但是包含了ADC、定時器、計數(shù)器功能和支持PWM、I2C、UART、SPI外設(shè)，可以通過PSOC的可編程架構(gòu)自己定義。
Cypress BLE PRoC 模塊的工作電流 TX 為 15.6 mA @0 dbm、RX 為 16.4 mA，這個功耗只能說普通，如果和之前 Silicon Labs 的 Thunderboard Sense (EFR32MG1) 相比要高很多。
整個板子的硬件框圖如下：
可以看到，板子的調(diào)試器使用的SWD信號下載調(diào)試是可以通過板載的SW4開關(guān)切換下載到觸摸控制芯片內(nèi)還是BLE模塊內(nèi)。
（本文轉(zhuǎn)載自 愛板網(wǎng)）
（轉(zhuǎn)載）
