C8051F996的电容传感器

电容传感器电容传感器 电容传感器子系统利用电容 数字转换电路测量端口引脚的电容量 该模块可用块内模拟多 路器测量不同端口引脚的电容 它仅当 CS0CN 的 CS0EN 位置 1 时激活 否则进入低功 耗关断状态 模块可配置为自动扫描方式测量单个或一组引脚 一个可选的增益调整电路 允许设计者调整最大电容量限度 一个可配置的内置累加器能够得到一个输入通道上的多 次转换的平均值 当 CS0 完成一次转换或测量值超过 CS0THH L 中界定的阈值时 会发 生中断 图图 8 1 CS0 框图框图 8 1 配置端口引脚为电容传感输入配置端口引脚为电容传感输入 为了正确使用 CS0 测量端口引脚电容 必须配置该引脚为模拟输入 见 21 端口输入 输 出 否则将得到错误结果 8 2 初始化初始化 CS0 外围外围 推荐使用下述步骤正确地初始化 1 在履行任何其他初始化操作前使能 CS0 模块 CS0EN 1 2 初始化转换启动模式选择位 CS0CM 2 0 为期望模式 3 继续初始化其他剩余 CS0 寄存器 8 3 CS0 转换启动源转换启动源 CS0 根据启动转换模式位 CS0CF6 4 可用下列八种方式之一启动 1 写 1 到寄存器 CS0CN 的 CS0BUSY 位 2 定时器 0 溢出 3 定时器 2 溢出 4 定时器 1 溢出 5 定时器 3 溢出 6 连续转换 7 激活自动扫描的连续转换 8 执行所有激活通道的单独扫描 可通过下列两种方法中任一种将转换配置为连续启动 1 配置为单一通道连续转换 2 配置为自动扫描启用时连续转换 配置为连续转换时 CS0CF 中的 CS0BUSY 位经设置后将启动转换 如通过设置 ECSCPT 位 EIE2 0 允许 CS0 转换结束中断 则将产生一个中断 附注 CS0 转换结束中断的产生取决于 CS0 累加器的设置 如 CS0 配置为累加一个输 入通道的多次转换 则 CS0 转换结束中断仅在最后一次转换结束后产生 单独扫描模式 允许 CS0SCAN0 和 CS0SCAN1 寄存器里激活的所有通道被一起 并联 单次扫描 一个 扫描结束中断可被使能 并在所有被选通道已经转换后触发一次中断 详见 8 9 章节 自动扫描 方式 2 CS0SMEN 1 CS0 单元使用逐次逼近法测定外部电容值 CS0 单元的转换位数可通过 CS0MD2 寄存器里 的 CS0CR 位调整 默认为 13 位 可根据应用需要调整到 12 13 14 16 位 无用位将 被置 0 短的转换长度提供更快的转换率 反之亦然 当无用位减少低于噪声水平时 应 用软件可利用更快的转换率 注 注 CS0 转换结束中断行为依转换结束中断行为依 CS0 累加器的设置而定 如果累加器的设置而定 如果 CS0 被配置成累加一个输入被配置成累加一个输入 通道上的多次转换 一个通道上的多次转换 一个 CS0 转换结束中断仅在最后一个转换结束后才产生 转换结束中断仅在最后一个转换结束后才产生 8 4 CS0 多通道使能多通道使能 CS0 能够通过一个单次转换测量多个通道的总电容 当多通道标志 CS0MCEN 1 被激活 由 CS0SCAN0 1 选中的通道在内部被短接在一起作为 CS0 的输入 该模式可利用一个单次 转换测量多个通道的电容变化 并且有益于执行 多通道唤醒 8 5 CS0 增益调节器增益调节器 CS0 电路的增益可在整数 1 到 8 倍间调节 8X 为默认值 高增益为小电容测量提供了较 高的灵敏度和分辨率 如一些典型的触控式 PCB 装置应用 为了测量大电容值 增益应该 相应地调低 CS0MD 寄存器里的 CS0CG 2 0 位设置增益值 8 6 从暂停唤醒从暂停唤醒 CS0 通过数字比较器的 触控侦测 功能 能够从低功耗挂起模式被唤醒 当 CS0SMEN 置 1 时 CS0 同样在扫描结束事件后 CS0CM 2 0 101b 或每个转换后 CS0CM 2 0 110b 或 111b 被唤醒 如果累加标志激活 模块被唤醒于所有采样值累加完成后 CS0MD1 寄存器里的 CS0WOI 位用于配置从暂停状态唤醒请求 8 7 在应用中使用在应用中使用 CS0 的睡眠模式的睡眠模式 为得到最大功效 CS0 应该仅在需要转换时激活 其他时间关闭 CS0 必须在进入睡眠模 式前通过软件关闭 8 8 自动扫描 方式自动扫描 方式 1 CS0SMEN 0 CS0 可被配置为自动扫描一组相邻的输入通道 使用自动扫描与 CS0 比较器中断 允 许系统侦测一个测量电容的通道 无需任何额外专用 MCU 资源 自动扫描通过设置 CS0 转换启动位 CS0CF 6 4 为 111b 激活 之后 应分别在 CS0SS 和 CS0SE 里为起始与结束通道设置适当值 启用自动扫描时写 CS0SS 将导致写入 CS0SS 的值被写入 CS0MX 启用后 向 CS0BUSY 写 1 将启动自动扫描转换 当自动扫描完成累加位 CS0CF1 0 中界定的转换次数 自动扫描设置 CS0MX 选择下 一个相继的被配置成模拟输入的端口引脚 并在该通道启动转换 在转换期间 所有 CS0SS 和 CS0SE 中的设置为模拟输入的其他引脚被接地 此扫描顺序将保持 直至 CS0MX 达到 CS0SE 中界定的结束输入通道值 此通道进 行一次或多次转换之后 自动扫描将 CS0MX 配置为原来的启动输入通道 请参见图 8 2 配置为使用自动扫描的系统范例 注 不论注 不论 CS0MX 通道的端口针脚是否已配置为模拟输入 自动扫描都将在该通道上进行通道的端口针脚是否已配置为模拟输入 自动扫描都将在该通道上进行 转换 当设备进入调试暂停时自动扫描将同样完成当前转换 如在设备进入暂停模式时启转换 当设备进入调试暂停时自动扫描将同样完成当前转换 如在设备进入暂停模式时启 用自动扫描 则自动扫描将保持启用和运行状态 通过纳入自动扫描输入顺序的任何配置用自动扫描 则自动扫描将保持启用和运行状态 通过纳入自动扫描输入顺序的任何配置 的电容传感输入中的的电容传感输入中的 CS0 下限比较器事件 此功能将设备从暂停模式中唤醒 下限比较器事件 此功能将设备从暂停模式中唤醒 8 9 自动扫描 方式自动扫描 方式 2 CS0SMEN 1 当 CS0SMEN 1 时 CS0 依据 CS0SAN0 和 CS0SAN1 的内容使用间隔的自动扫描方式来测 定包含在该扫描里的那些通道 这为实际应用提供了更大的灵活性和更高的扫描效率 配置步骤如下 1 设置 CS0SMEN 位为 1 2 选择转换启动模式 CS0CM 2 0 101b 用于多数系统选择的模式 3 配置 CS0SCAN0 和 CS0SCAN1 寄存器以使能被扫描的通道 4 配置 CS0THH CS0THL 数字比较器阈值和极性 5 使能扫描结束从暂停唤醒 若需要该功能 CS0WOI 1 6 设置 CS0SS 指向扫描的起始通道 注 CS0SS 使用与 CS0MX 寄存器同样的位映射 7 发出转换启动信号 BUSY 1 8 使能 CS0 唤醒源并且使设备进入暂停 挂起 模式 可选 如果使用模式 101b 一旦数字比较器侦测到一个 触控 扫描将停止 CS0MX 寄存器 将包含导致中断的通道号 当正服务中断时设置 BUSY 位将导致扫描继续在剩余通道 在 所有通道扫完后且未侦测到 触控 扫描也将停止 如果设置了 CS0WOI 位 一个从暂 停唤醒事件将产生 注 当自动扫描被激活 注 当自动扫描被激活 CS0MX 寄存器的内容仅当数字比较器中断后和寄存器的内容仅当数字比较器中断后和 BUSY 0 时有效 时有效 8 10 CS0 比较器比较器 CS0 比较器用电容传感器最后转换结果同存储在 CS0THH CS0THL 里的值比较 如果 结果小于或等于存储值 CS0CMPF 位 CS0CN 0 被置 0 否则 CS0CMPF 位被置 1 如果已配置 CS0 转换累加器累加多次转换 则直到最后一次转换被累加才会进行比 较 比较器将 CS0CMPF 设置为 1 时 若通过设置 ECSDC 位 EIE2 5 允许 CS0 上限 比较器中断 则会产生中断 如果比较器设置 CS0CMPF 位时 自动扫描正在运行 则直到固件将 CS0BUSY 设 置为 1 才会开始进一步自动扫描启动转换 一个 CS0 上限比较器事件可将设备从暂停模式唤醒 这一功能在设置用于连续采样一 个或多个电容传感通道的系统中十分有用 设备将一直处于低耗暂停状态 直到一个扫描 通道的捕获数值导致发生 CS0 上限比较器事件 为了利用上限事件将设备从暂停模式唤 醒 不必激活 CS0 比较器中断 关于 CS0 比较器 自动扫描和自动累加的不同的设置行为概要见表 8 1 8 11 CS0 转换累加器转换累加器 CS0 可配置为累加一个输入通道上的多个转换 被累加的采样次数由 CS0CF 的 CS0ACU 2 0 位配置 累加器可累加 1 4 8 16 32 64 次采样 累加后结果分别除以 1 4 8 16 32 64 拷贝到 CS0DH CS0DL 寄存器 表表 8 1 自动扫描和累加的操作自动扫描和累加的操作 8 12 CS0 管脚监视器管脚监视器 CS0 单元在所有 CPU 外围和 I O 口操作过程中都能提供精确转换 管脚监视电路用以提 高来自大电流输出管脚开关的抗干扰能力 CS0PM 寄存器控制着管脚监视操作 CS0 单元 中的转换不受任何数字输入变化和大多数输出开关的影响 甚至只要输出负载在限度内 高速串行数据传送也不会影响 CS0 操作 大负荷的输出变化 如 LED 和重负荷通信线有可能影响转换精准度 因此 CS0 单元 包含了管脚监视电路 若被激活 必要时将自动调整转换定时 以消除来自大电流输出管 脚开关的影响 若需任何驱动大负荷输出信号 管脚监视器使能位应被设置 实例 1 系统的 SMBus 使用多个从设备时的重负荷或长 PCB 布线 则设置 SMBus 管 脚监视器使能 SMBPM 1 实例 2 定时器 2 用 P1 3 控制一个 LED 则设置端口 SFR 写的监视器使能 PIOPM 1 实例 3 SPI 总线用于附近的主通讯 则无需管脚监视器 因为它不是重负荷输出 SPIPM 0 默认的复位状态 除非必须 管脚监视器不必激活 当输出管脚有降落变化时 管脚监视器重做任何转 换的分配 设置管脚监视器使能位将降低 CS0 的转换速度 CS0 的再入操作频率可通过设置 CSPMMD 位限制 在默认 复位 状态 所有转换再入 请求将被执行 这是所有应用被推荐的设置 每个转换的再入次数可通过改变 CSPMMD 被限制在 2 次或 4 次 限制每个转换的再入次数确保在大功率输出开关环境里的稳定 转换将被完成 尽管 这样会因开关噪声造成一些精确度的损失 管脚监视电路的活动性可通过读 CS0CN 寄存器里的管脚监视器事件位 CS0PME 查看 当任何 CS0 再入转换已经发生时该位将被设置 直到软件清除或设备复位 8 13 特殊情况下的调整特殊情况下的调整 这是 CS0 单元里的几个配置选项 被设计用于特殊情况下更改电路和地址的操作 尤其是 传感器和设备引脚间的串联阻抗超过 500 的电路里可以请求调整 以获得最佳性能 典型的可请求调整的应用包括 触摸面板传感器用电阻导体焊接的 如铟锡氧化物 ITO 电路为了 ESD 保护 使用高值串联电阻来隔离传感器部分 多数系统不做调整 而使用 CS0DT CS0DR CS0IA CS0RP CS0LP 的默认设置 SFR 释义释义 8 1 CS0CN 电容传感器控制电容传感器控制 页 页 0 地址地址 0XB0 位名称描述 7CS0EN CS0 使能 0 CS0 除能且处于低功耗模式 1 CS0 使能且准备转换 位76543210 名称CS0ENCS0EOSCS0INTCS0BUSYCS0CMPEN保留CS0PMECS0CMPF 类型R WRR WR WR WRRR 复位值00000000 6CS0EOS CS0 扫描结束中断标志 0 CS0 从 CS0EOS 最后被清除后没有完成扫描 1 CS0 已经完成一次扫描 该位不能被硬件自动清除 5CS0INT CS0 中断标志 0 CS0 从 CS0INT 最后被清除尚未完成一次数据转换 1 CS0 已经完成一次数据转换 该位不能被硬件自动清除 4CS0BUSY CS0 忙 读 0 CS0 转换结束或当前未转换 1 CS0 转换正在进行 写 0 无效 1 如果 CS0CM 2 0 000b 110b 111b 开始 CS0 转换 3CS0CMPEN CS0 数字比较器使能位 被累加的 CS0 转换输出与储存在 CS0THH CS0THL 里的值比较 0 除能 1 使能 2保留读 不定 1CS0PME CS0 管脚监视器事件 由一个管脚监视事件导致任何转换再入发生时设置该位 该位将保 持设置直到被固件清除 0CS0CMPF CS0 数字比较器中断标志 0 从最后一次清除 CS0CMPF CS0 结果 CS0THH CS0THL 值 1 从最后一次清除 CS0CMPF CS0 结果 CS0THH CS0THL 值 8 2 CS0CF 电容传感器配置电容传感器配置 页 页 0 地址地址 0XAA 位76543210 名称CS0SMENCS0CM 2 0 CS0MCENCS0ACU 类型R WR WR WR WRR WR WR W 复位 值 00000000 位名称描述 7CS0SMEN CS0 通道扫描屏蔽使能 0 CS0SCAN0 和 CS0SCAN1 寄存器内容被忽略 1 CS0SCAN0 和 CS0SCAN1 寄存器用于测定那些被包含在扫描中 的通道 6 4CS0CM 2 0 CS0 转换启动模式选择 000 每次写 1 到 CS0BUSY 位启动转换 001 定时器 0 溢出启动转换 010 定时器 2 溢出启动转换 011 定时器 1 溢出启动转换 100 定时器 3 溢出启动转换 当 CS0SMEN 0 101 保留 110 写 1 到 CS0BUSY 位开始在 CS0MX 选择的通道上的连续转换 111 写 1 到 CS0BUSY 位开始从 CS0SS 到 CS0SE 通道的连续转换 当 CS0SMEN 1 101 单次扫描模式 扫描由 CS0SCAN0 1 选择的那些通道一次 110 写 1 到 CS0BUSY 位开始在 CS0MX 选择的通道上的连续转换 111 自动扫描模式 连续扫描由 CS0SCAN0 1 选择的通道 3CS0MCEN CS0 多通道使能 0 多通道特色解除 1 由 CS0SCAN0 1 选择的通道在内部被短接在一起 该联合节点 作为 CS0 的输入 该模式可用于一个单次转换测量多个通道上的电 容量变化 2 0CS0ACU CS0 累加器模式选择 000 累加 1 个样本 001 累加 4 个样本 010 累加 8 个样本 011 累加 16 个样本 100 累加 32 个样本 101 累加 64 个样本 11x 保留 8 3 CS0MD1 电容传感器模式电容传感器模式 1 页 页 0 地址地址 0XAF 位名称描述 7保留必须写 0 6CS0POL CS0 数字比较器极性选择 0 如果转换结果大于阈值 比较器产生中断 1 如果转换结果小于或等于阈值 比较器产生中断 5 4CS0DR 1 0 CS0 二次重启选择 这些位调整 CS0 二次重启时间 对于多数触摸灵敏开关 默认值 最快 已足够 更多信息见 8 13 节 00 无额外时间用于二次重启 01 增加 0 75us 用于二次重启 10 增加 1 5us 用于二次重启 11 增加 2 25us 用于二次重启 3CS0WOI CS0 唤醒中断配置 0 唤醒事件仅产生于数字比较器中断 1 唤醒事件产生于数字比较器中断或扫描结束 2 0CS0CG CS0 电容增益选择 000 1X 001 2X 010 3X 011 4X 100 5X 101 6X 110 7X 111 8X 默认 位76543210 名称保留CS0POLCS0DRCS0WOICS0CG 类型R WR WR WR WR WR WR WR W 复位 值 00000111 8 4 CS0MD2 电容传感器模式电容传感器模式 2 页 页 0 地址地址 0XF3 位名称描述 7 6CS0CR CS0 转换率 这些位控制 CS0 单元的转换率 详细定时见电参数表 00 转换经历 12 个 CS0 内部时钟 12 位数据长度 01 转换经历 13 个 CS0 内部时钟 13 位数据长度 10 转换经历 14 个 CS0 内部时钟 14 位数据长度 11 转换经历 16 个 CS0 内部时钟 16 位数据长度 5 3CS0DT CS0 启动时间 这些位调整 CS0 首次启动时间 对于多数触摸灵敏开关 默认值 最快 已足够 更多信息见 8 13 节 000 启动时间 0 75us 推荐用于多数开关 00