实例介绍
【实例简介】Cypress 接近触摸应用传感器设计指南，中文版。
【实例截图】
【核心代码】
目录 1. 简介 .................................................................................................................................................................................7 1.1 如何使用本指南 .....................................................................................................................................................7 1.2 赛普拉斯 CapSense 的优点...................................................................................................................................7 1.3 CapSense 设计流程...............................................................................................................................................8 1.4 文档规范................................................................................................................................................................9 2. CapSense 技术.............................................................................................................................................................10 2.1 CapSense 系统概述.............................................................................................................................................10 2.1.1 硬件组件 .................................................................................................................................................10 2.1.2 固件组件 .................................................................................................................................................12 2.2 电容式感应方法 ...................................................................................................................................................12 2.2.1 自电容.....................................................................................................................................................12 2.2.2 互电容.....................................................................................................................................................13 2.3 自电容等效模型 ...................................................................................................................................................14 2.4 CapSense 感应技术.............................................................................................................................................15 2.4.1 电容转换 .................................................................................................................................................15 2.4.2 含 Sigma Delta 调制器的 CapSense（CSD） ........................................................................................15 2.4.3 含 Sigma Delta 调制器的 CapSense 版本 2（CSD_V2）.......................................................................17 2.5 CapSense 调校....................................................................................................................................................17 2.5.1 定义 ........................................................................................................................................................18 2.5.2 SmartSense 自动调校.............................................................................................................................19 2.6 信噪比（SNR）...................................................................................................................................................21 2.6.1 SNR 的测量 ............................................................................................................................................22 2.7 CapSense Widget................................................................................................................................................23 2.7.1 按键（零维传感器） ...............................................................................................................................23 2.7.2 滑条传感器（一维传感器）.....................................................................................................................24 2.7.3 触摸屏和触控板（两维传感器）..............................................................................................................26 2.7.4 接近感应传感器（三维传感器）..............................................................................................................27 2.8 传感器结构...........................................................................................................................................................27 2.8.1 铜线耦合电场（PCB）............................................................................................................................27 2.8.2 通过弹簧/垫圈/泡沫耦合电场...................................................................................................................28 2.8.3 通过电子印墨耦合电场............................................................................................................................28 2.8.4 通过玻璃上的 ITO 薄膜耦合电场.............................................................................................................28 目录 CapSense®入门 文档编号：001-91943 版本*C 4 2.9 防水功能..............................................................................................................................................................29 2.9.1 水滴和水流对 CapSense 产生的影响......................................................................................................30 2.9.2 驱动屏蔽信号和屏蔽电极 ........................................................................................................................32 2.9.3 保护传感器..............................................................................................................................................32 2.9.4 水属性对防水功能的影响 ........................................................................................................................33 2.10 接近感应..............................................................................................................................................................34 2.10.1 基于 CapSense 的接近感应应用.............................................................................................................34 2.10.2 基于 CapSense 的接近感应 ....................................................................................................................36 2.11 用户界面反馈.......................................................................................................................................................36 2.11.1 视觉反馈 .................................................................................................................................................36 2.11.2 触觉反馈 .................................................................................................................................................38 2.11.3 听觉反馈 .................................................................................................................................................39 3. 设计的注意事项 .............................................................................................................................................................40 3.1 覆盖层选择...........................................................................................................................................................40 3.1.1 覆盖层材料..............................................................................................................................................40 3.1.2 覆盖层厚度..............................................................................................................................................41 3.1.3 覆盖层粘合剂..........................................................................................................................................41 3.2 ESD 保护.............................................................................................................................................................42 3.2.1 防止 ESD 放电 ........................................................................................................................................42 3.2.2 重定向.....................................................................................................................................................43 3.2.3 钳制 ........................................................................................................................................................43 3.3 电磁兼容性（EMC）注意事项 .............................................................................................................................44 3.3.1 辐射干扰及辐射.......................................................................................................................................44 3.3.2 抗传导干扰和辐射...................................................................................................................................55 3.4 软件滤波..............................................................................................................................................................56 3.4.1 均值滤波器..............................................................................................................................................57 3.4.2 IIR 滤波器 ...............................................................................................................................................58 3.4.3 中值滤波器..............................................................................................................................................59 3.4.4 抖动滤波器..............................................................................................................................................61 3.4.5 基于事件的滤波器...................................................................................................................................63 3.4.6 基于规则的滤波器...................................................................................................................................63 3.5 功耗 .....................................................................................................................................................................63 3.5.1 工作电流和睡眠电流 ...............................................................................................................................63 3.5.2 平均电流 .................................................................................................................................................63 3.5.3 响应时间与功耗.......................................................................................................................................64 3.6 接近感应设计.......................................................................................................................................................64 3.6.1 实现基于 CapSense 的接近感应.............................................................................................................64 3.6.2 接近感应传感器设计 ...............................................................................................................................67 3.6.3 影响接近感应距离的因素 ........................................................................................................................68 3.7 引脚分配..............................................................................................................................................................72 3.8 PCB 布局指南......................................................................................................................................................74 3.8.1 寄生电容 CP ............................................................................................................................................74 3.8.2 电路板的各个层.......................................................................................................................................74 目录 CapSense®入门 文档编号：001-91943 版本*C 5 3.8.3 电路板厚度..............................................................................................................................................75 3.8.4 按键设计 .................................................................................................................................................75 3.8.5 滑条设计 .................................................................................................................................................76 3.8.6 传感器和器件放置...................................................................................................................................83 3.8.7 走线长度和宽度.......................................................................................................................................84 3.8.8 走线路由 .................................................................................................................................................84 3.8.9 串扰解决方案..........................................................................................................................................84 3.8.10 LED 与 CapSense 传感器接近................................................................................................................85 3.8.11 过孔 ........................................................................................................................................................86 3.8.12 接地层.....................................................................................................................................................86 3.8.13 电源的布局建议.......................................................................................................................................87 3.8.14 屏蔽电极和保护传感器............................................................................................................................89 3.8.15 单层 PCB 的 CapSense 系统设计 PCB...................................................................................................91 3.8.16 使用 ITO 进行 CapSense System 设计 ...................................................................................................91 3.9 PCB 安装及焊接 ..................................................................................................................................................92 4. CapSense 选择器指南 ..................................................................................................................................................93 4.1 定义 CapSense 要求............................................................................................................................................93 4.2 CapSense 产品系列.............................................................................................................................................95 4.2.1 可配置 CapSense 控制器（CapSense Express 系列）..........................................................................95 4.2.2 可编程 CapSense 控制器........................................................................................................................97 5. CapSense 资源...........................................................................................................................................................103 5.1 CapSense 设计指南...........................................................................................................................................106 5.2 其他 CapSense 资源..........................................................................................................................................106 5.2.1 赛普拉斯文档管理器 .............................................................................................................................106 5.2.2 网站 ......................................................................................................................................................107 5.3 软件工具............................................................................................................................................................108 5.3.1 集成开发环境........................................................................................................................................108 5.3.2 数据监控工具........................................................................................................................................109 5.3.3 CapSense 调谐器 .................................................................................................................................109 5.3.4 EZ-Click™ ............................................................................................................................................110 5.3.5 桥接控制面板........................................................................................................................................110 5.4 开发套件............................................................................................................................................................110 5.4.1 PSoC 4 开发套件 ..................................................................................................................................110 5.4.2 PSoC 3 和 PSoC 5LP 开发套件 ............................................................................................................110 5.4.3 CapSense Express 开发套件................................................................................................................110 5.4.4 PSoC 1 开发套件 ..................................................................................................................................111 5.4.5 针对编程和调试的套件..........................................................................................................................111 6. 附录 A：弹簧按键........................................................................................................................................................112 6.1 手指引起的电容 .................................................................................................................................................112 6.1.1 将弹簧安装到 PCB 上 ...........................................................................................................................114 6.2 CapSense 和机械按键结合................................................................................................................................115 6.3 设计示例............................................................................................................................................................115 目录 CapSense®入门 文档编号：001-91943 版本*C 6 7. 附录 B：原理图和布局检查表......................................................................................................................................117 7.1 原理图检查表.....................................................................................................................................................117 7.1.1 去耦电容 ...............................................................................................................................................117 7.1.2 批量电容 ...............................................................................................................................................117 7.1.3 引脚分配 ...............................................................................................................................................117 7.1.4 CMOD .....................................................................................................................................................118 7.1.5 RB .........................................................................................................................................................118 7.1.6 CapSense 线路上的串联电阻 ...............................................................................................................118 7.1.7 通信线路上的串联电阻..........................................................................................................................118 7.2 布局检查表.........................................................................................................................................................119 7.2.1 按键 ......................................................................................................................................................120 7.2.2 滑条 ......................................................................................................................................................120 7.2.3 覆盖层...................................................................................................................................................121 7.2.4 传感器走线............................................................................................................................................121 7.2.5 传感器上的过孔.....................................................................................................................................121 7.2.6 接地层/网 ..............................................................................................................................................121 7.2.7 串联电阻 ...............................................................................................................................................122 7.2.8 屏蔽电极 ...............................................................................................................................................122 7.2.9 保护传感器............................................................................................................................................122 8. 附录 C：传感器离地间隔.............................................................................................................................................123 9. 附录 D：PsoC 1 在线仿真（ICE）转接板...................................................................................................................126 9.1 评估转接板.........................................................................................................................................................126 9.2 在线仿真（ICE）转接板套件 .............................................................................................................................126 术语表 ..................................................................................................................................................................................127
标签： 传感器
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