啟攀微CP2615超低功耗電容性觸摸感應芯片-奧偉斯科技
1. 超低功耗、電容性觸摸感應芯片CP2615 系列簡介
電容性觸摸感應按鍵作為一種新型人機交互界面,被廣泛應用于智能穿戴設(shè)備、遙控設(shè)備、多媒體播放器、移動電話、樓宇安防、家用電器、手持設(shè)備等產(chǎn)品中。與傳統(tǒng)的機械按鍵相比,電容性觸摸按鍵具備美觀、耐用、造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單且易于安裝等優(yōu)點。
CP2615為低功耗帶容式觸摸檢測功能SOC,內(nèi)嵌強大的計算與處理內(nèi)核,可作為主控芯片或從設(shè)備應用。CP2615支持觸摸檢測、手勢識別、算法定制、呼吸燈、燈陣圖案顯示、數(shù)碼管輸出、繼電器控制、延時控制、邏輯判斷輸出、數(shù)字電平輸出等功能,且功耗為uA級別,非常適用于低功耗場合、采用小容量電池供電的產(chǎn)品應用。
CP2615 系列有CP2615SS24(SSOP24 封裝,8.2mm×7.8mm×1.8mm,15 路感應通道)和CP2615CS16(CSP16 微小封裝,2.9mm×2.3mm×0.42mm,7 路感應通道)兩種型號。其中CP2615SS24 適用于按鍵或所需資源數(shù)量較多的場合,而CP2615CS16 則適用于智能穿戴設(shè)備等對尺寸要求較高的場合。
下文將列舉一些常見的典型應用。
2. 典型應用
2.1 智能穿戴設(shè)備說明:
1、最多6 個感應通道可用,感應區(qū)域可設(shè)計成不同形狀(具體設(shè)計可咨詢我司技術(shù)支持部門)。
2、CS 管腳的電容C4 用于調(diào)整觸摸靈敏度,電容增大為提高靈敏度,減小為降低靈敏度。
3、一個IO 作為中斷輸出方式,上報按鍵觸發(fā)事件,通過I2C 接口讀取相應寄存器,獲取相應事件類型。
4、CP2615CS16 采用CSP16 微小封裝,適用于空間局限性較大的智能穿戴設(shè)備的應用。
2.2 電容觸摸輸入、邏輯電平輸出按鍵狀態(tài),適用于機械按鍵系統(tǒng)的替換
說明:
1、每個感應通道對應1 個狀態(tài)輸出,默認為高電平,有觸發(fā)后,輸出低電平。
2、CS 管腳的電容C4 用于調(diào)整系統(tǒng)靈敏度,電容增大為提高靈敏度,減小為降低靈敏度。
3、邏輯電平輸出的方式與機械按鍵系統(tǒng)的輸出方式相同,適用于對機械按鍵系統(tǒng)的直接替換。說明:
1、每個感應通道對應1 個狀態(tài)輸出,默認為高電平,有觸發(fā)后,輸出低電平。
2、CS 管腳的電容C4 用于調(diào)整系統(tǒng)靈敏度,電容增大為提高靈敏度,減小為降低靈敏度。
3、邏輯電平輸出的方式與機械按鍵系統(tǒng)的輸出方式相同,適用于對機械按鍵系統(tǒng)的直接替換。
說明:
1、每個感應通道對應1 個狀態(tài)輸出,默認為高電平,有觸發(fā)后,輸出低電平。
2、CS 管腳的電容C4 用于調(diào)整系統(tǒng)靈敏度,電容增大為提高靈敏度,減小為降低靈敏度。
3、邏輯電平輸出的方式與機械按鍵系統(tǒng)的輸出方式相同,適用于對機械按鍵系統(tǒng)的直接替換。
2.3 紅外遙控器應用
CP2615 內(nèi)置紅外線控制單元,可直接驅(qū)動紅外發(fā)光管進行遙控應用。在這類應用中,
CP2615 可作為主控芯片單芯片實現(xiàn)紅外遙控器。
說明:
1、本方案中CP2615 采用的資源包括13 個感應通道(最多可實現(xiàn)13 個單通道按鍵或42 個矩陣按鍵),1 個紅外IO 控制,1 個中斷(需要上拉電阻),本案例適用于紅外遙控器產(chǎn)品的需求。
2、在紅外應用中,一定要采用晶體振蕩器。
2.4 矩陣擴展應用
針對按鍵數(shù)量或端口數(shù)量較多的應用,可通過矩陣擴展方式來實現(xiàn)對更多的按鍵識別或端口擴展。
說明:
1、本方案中一個GPIO 口做中斷,其他GPIO 口最多能夠做成49 個感應按鍵。
2、不需要的感應通道,可配置為GPIO,用于實現(xiàn)PWM,BUZZER,IR,呼吸燈陣列等功能;
3、CS 管腳的電容C4 用于調(diào)整系統(tǒng)靈敏度,電容增大為提高靈敏度,減小為降低靈敏度。
2.5 滑條與飛梭應用
針對一些需要對亮度、音量等參數(shù)進行連續(xù)操作的應用,需要用到滑條或飛梭功能。
圖5 中是典型的直線滑動和圓形滑動應用實例。通過利用循環(huán)滑條按鍵的配置(例如K1->K2->K3->K1->K2->K3->K1->K2->K3),可用較少的觸摸通道資源實現(xiàn)高分辨率的滑動操作。當感應物體移動時,會依次觸發(fā)三個感應通道。比如向右(順時針)滑動時,CP2615 能判斷出感應通道K1、通道K2 和通道K3 被先后觸發(fā);向左(逆時針)滑動時,CP2615 能判斷出感應通道K3、通道K2 和通道K1 被先后觸發(fā)。
說明:
1、CP2615 最少需要3 個感應通道實現(xiàn)滑條功能,最多可以15 個感應通道都做滑條;
2、CP2615 的IO 除可配置為感應通道外,也可配置為GPIO,用于實現(xiàn)PWM,BUZZER,IR,呼吸燈等功能;
3、CP2615 可自行判定滑條操作,相關(guān)數(shù)據(jù)直接映射到滑條操作相關(guān)寄存器上;可通過I2C 訪問滑條寄存器獲得滑動狀態(tài),上位機無需做復雜滑條判定運算。
4、CP2615 用三個感應電極實現(xiàn)高達1024 級的飛梭或滑動控制。
2.6 無線遙控器
針對2.4GHz、433MHz 等射頻頻段控制遙控設(shè)備,CP2615 可配合射頻芯片實現(xiàn)遙控系統(tǒng)。說明:
1、CP2615 可以通過I2C 等通訊方式與射頻芯片通訊,也支持通過某個GPIO 口發(fā)送數(shù)據(jù)到射頻芯片數(shù)據(jù)口,按照相應協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。
2、射頻芯片喚醒方式可以通過寄存器配置或者外部中斷喚醒。
2.7 數(shù)字鍵盤應用(密碼鎖、智能門鎖)
針對密碼鎖或智能門鎖等應用,除按鍵需求外,還需要背光控制、中斷輸出、同步等功能。
說明:
1、本應用中采用了12 個通道作為電容式觸摸按鍵感應通道來實現(xiàn)數(shù)字鍵盤(0-9,*,#),另
3 個通道被配置為GPIO,可根據(jù)需要產(chǎn)生PWM 輸出(呼吸燈、指示燈、背光),BUZZER,IR(紅外),INT(中斷需要上拉電阻)等控制信號;默認狀態(tài)下,GPIO8 為中斷輸出口,GPIO9為BUZZER 輸出口。
2、CS 管腳的電容C4 用于調(diào)整系統(tǒng)靈敏度,電容增大為提高靈敏度,減小為降低靈敏度。
2.8 觸摸屏
CP2615 可配合ITO 透明觸摸屏實現(xiàn)可視觸控。
說明:
1、根據(jù)觸摸屏尺寸大小確定感應通道數(shù),感應通道數(shù)≥3。
2、CP2615 與主控芯片采用I2C 和中斷方式通訊。
3、觸摸屏上各種手勢,比如點擊、長按、滑動(左右、上下、快慢)等,采用事件方式報中斷,主控通過讀取相應寄存器判斷哪種手勢。
4、觸摸屏圖案可以咨詢我司。
5、CP2615 與主控芯片連接信號為GND,SCL,SDA,INT。
3. 設(shè)計指導
3.1 感應電極
從理論上講,任何形狀感應按鍵都可以應用在電容感應觸摸中,而實際應用,建議感應電極形狀為圓形、橢圓或六邊形,減少外部信號干擾。感應電極可采用用ITO,F(xiàn)PC 或PCB 銅皮及彈簧等構(gòu)成。
建議感應線寬度為0.15 ~ 0.20mm 之間。如果有I2C、SPI 信號線,感應線不要與信號線靠得太近,最好布線走成垂直方式。如果有高頻信號或者RF 信號,盡量遠離。
3.2 PCB 鋪地技術(shù)
在電容式感應系統(tǒng)中,可通過鋪地來達到抗干擾的目的,它也有助于降低感應通道采樣誤差;但是會降低靈敏度。
鋪地位置:建議在感應層的電極周圍接地;在非感應層上,感應電極背面要求鋪地。這樣有助于避免噪聲干擾引起的誤觸發(fā)。
鋪地填充率:在感應層,填充率建議為40%;非感應層,鋪地填充率為60%~80%(并不需要100%的填充率,完全填充只會增加每個感應通道的寄生電容,并且它發(fā)揮的保護作用不會大于填充率為60%~80%的情況)。
3.3 感應通道器件
如果PCB 板有其他干擾元器件(射頻,高頻等),每個感應通道可以串聯(lián)一個電阻。如果系統(tǒng)寄生參數(shù)一致性不好,可靠近每個感應通道預備一個并聯(lián)電容(初始值可NC)供調(diào)試用,如圖9。
3.4 振蕩電路
以上系統(tǒng)中的8M 晶體可以采用LC 振蕩電路或陶瓷振蕩電路代替。如圖10 所示為LC 振蕩電路,其中電感采用疊層電感。紅外LED 控制一定要使用晶體振蕩器,不能使用LC 振蕩器。
3.5 測試點
為便于對芯片進行燒寫,請在電路中預留出VPP、VCC、GND、SCL、SDA五個測試點。
4. I2C 通信
4.1 I2C協(xié)議
標準I2C 接口為2 線串行總線。CP2615 提供從I2C 接口(Slave),支持與標準I2C 匹配的總線協(xié)議,端口為:SDA 數(shù)據(jù)輸入輸出、SCL 時鐘輸入。根據(jù)協(xié)議,允許在總線上掛載多個主從I2C接口模塊。因此,為了解決總線仲裁和競爭,必須對每個I2C 接口模塊設(shè)定獨立的器件地址。在I2C傳輸下,如果多個I2C 通訊芯片,CP2615 提供4 個器件地址可供選擇。
所有產(chǎn)品常備大量原廠原裝現(xiàn)貨庫存,可以深圳/香港交貨.
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