啟攀微CP2615超低功耗電容性觸摸感應(yīng)芯片-奧偉斯科技
1. 超低功耗、電容性觸摸感應(yīng)芯片CP2615 系列簡(jiǎn)介
電容性觸摸感應(yīng)按鍵作為一種新型人機(jī)交互界面，被廣泛應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備、遙控設(shè)備、多媒體播放器、移動(dòng)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(jī)械按鍵相比，電容性觸摸按鍵具備美觀、耐用、造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。
CP2615為低功耗帶容式觸摸檢測(cè)功能SOC，內(nèi)嵌強(qiáng)大的計(jì)算與處理內(nèi)核，可作為主控芯片或從設(shè)備應(yīng)用。CP2615支持觸摸檢測(cè)、手勢(shì)識(shí)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(shí)控制、邏輯判斷輸出、數(shù)字電平輸出等功能，且功耗為uA級(jí)別，非常適用于低功耗場(chǎng)合、采用小容量電池供電的產(chǎn)品應(yīng)用。
CP2615 系列有CP2615SS24（SSOP24 封裝，8.2mm×7.8mm×1.8mm，15 路感應(yīng)通道）和CP2615CS16（CSP16 微小封裝，2.9mm×2.3mm×0.42mm，7 路感應(yīng)通道）兩種型號(hào)。其中CP2615SS24 適用于按鍵或所需資源數(shù)量較多的場(chǎng)合，而CP2615CS16 則適用于智能穿戴設(shè)備等對(duì)尺寸要求較高的場(chǎng)合。
下文將列舉一些常見的典型應(yīng)用。
2. 典型應(yīng)用
2.1 智能穿戴設(shè)備
說明：
1、最多6 個(gè)感應(yīng)通道可用，感應(yīng)區(qū)域可設(shè)計(jì)成不同形狀（具體設(shè)計(jì)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(gè)IO 作為中斷輸出方式，上報(bào)按鍵觸發(fā)事件，通過I2C 接口讀取相應(yīng)寄存器，獲取相應(yīng)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(yīng)用。
2.2 電容觸摸輸入、邏輯電平輸出按鍵狀態(tài)，適用于機(jī)械按鍵系統(tǒng)的替換
說明：
1、每個(gè)感應(yīng)通道對(duì)應(yīng)1 個(gè)狀態(tài)輸出，默認(rèn)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(jī)械按鍵系統(tǒng)的輸出方式相同，適用于對(duì)機(jī)械按鍵系統(tǒng)的直接替換。說明：
1、每個(gè)感應(yīng)通道對(duì)應(yīng)1 個(gè)狀態(tài)輸出，默認(rèn)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(jī)械按鍵系統(tǒng)的輸出方式相同，適用于對(duì)機(jī)械按鍵系統(tǒng)的直接替換。
說明：
1、每個(gè)感應(yīng)通道對(duì)應(yīng)1 個(gè)狀態(tài)輸出，默認(rèn)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(jī)械按鍵系統(tǒng)的輸出方式相同，適用于對(duì)機(jī)械按鍵系統(tǒng)的直接替換。
2.3 紅外遙控器應(yīng)用
CP2615 內(nèi)置紅外線控制單元，可直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管進(jìn)行遙控應(yīng)用。在這類應(yīng)用中，
CP2615 可作為主控芯片單芯片實(shí)現(xiàn)紅外遙控器。
說明：
1、本方案中CP2615 采用的資源包括13 個(gè)感應(yīng)通道（最多可實(shí)現(xiàn)13 個(gè)單通道按鍵或42 個(gè)矩陣按鍵），1 個(gè)紅外IO 控制，1 個(gè)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(yīng)用中，一定要采用晶體振蕩器。
2.4 矩陣擴(kuò)展應(yīng)用
針對(duì)按鍵數(shù)量或端口數(shù)量較多的應(yīng)用，可通過矩陣擴(kuò)展方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)更多的按鍵識(shí)別或端口擴(kuò)展。
說明：
1、本方案中一個(gè)GPIO 口做中斷，其他GPIO 口最多能夠做成49 個(gè)感應(yīng)按鍵。
2、不需要的感應(yīng)通道，可配置為GPIO，用于實(shí)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(yīng)用
針對(duì)一些需要對(duì)亮度、音量等參數(shù)進(jìn)行連續(xù)操作的應(yīng)用，需要用到滑條或飛梭功能。
圖5 中是典型的直線滑動(dòng)和圓形滑動(dòng)應(yīng)用實(shí)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(shí)現(xiàn)高分辨率的滑動(dòng)操作。當(dāng)感應(yīng)物體移動(dòng)時(shí)，會(huì)依次觸發(fā)三個(gè)感應(yīng)通道。比如向右（順時(shí)針）滑動(dòng)時(shí)，CP2615 能判斷出感應(yīng)通道K1、通道K2 和通道K3 被先后觸發(fā)；向左（逆時(shí)針）滑動(dòng)時(shí)，CP2615 能判斷出感應(yīng)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(gè)感應(yīng)通道實(shí)現(xiàn)滑條功能，最多可以15 個(gè)感應(yīng)通道都做滑條；
2、CP2615 的IO 除可配置為感應(yīng)通道外，也可配置為GPIO，用于實(shí)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(dòng)狀態(tài)，上位機(jī)無需做復(fù)雜滑條判定運(yùn)算。
4、CP2615 用三個(gè)感應(yīng)電極實(shí)現(xiàn)高達(dá)1024 級(jí)的飛梭或滑動(dòng)控制。
2.6 無線遙控器
針對(duì)2.4GHz、433MHz 等射頻頻段控制遙控設(shè)備，CP2615 可配合射頻芯片實(shí)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(gè)GPIO 口發(fā)送數(shù)據(jù)到射頻芯片數(shù)據(jù)口，按照相應(yīng)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(yīng)用（密碼鎖、智能門鎖）
針對(duì)密碼鎖或智能門鎖等應(yīng)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(yīng)用中采用了12 個(gè)通道作為電容式觸摸按鍵感應(yīng)通道來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鍵盤（0-9，*，#），另
3 個(gè)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(hào)；默認(rèn)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(shí)現(xiàn)可視觸控。
說明：
1、根據(jù)觸摸屏尺寸大小確定感應(yīng)通道數(shù)，感應(yīng)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(shì)，比如點(diǎn)擊、長(zhǎng)按、滑動(dòng)（左右、上下、快慢）等，采用事件方式報(bào)中斷，主控通過讀取相應(yīng)寄存器判斷哪種手勢(shì)。
4、觸摸屏圖案可以咨詢我司。
5、CP2615 與主控芯片連接信號(hào)為GND，SCL，SDA，INT。
3. 設(shè)計(jì)指導(dǎo)
3.1 感應(yīng)電極
從理論上講，任何形狀感應(yīng)按鍵都可以應(yīng)用在電容感應(yīng)觸摸中，而實(shí)際應(yīng)用，建議感應(yīng)電極形狀為圓形、橢圓或六邊形，減少外部信號(hào)干擾。感應(yīng)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(yīng)線寬度為0.15 ~ 0.20mm 之間。如果有I2C、SPI 信號(hào)線，感應(yīng)線不要與信號(hào)線靠得太近，最好布線走成垂直方式。如果有高頻信號(hào)或者RF 信號(hào)，盡量遠(yuǎn)離。
3.2 PCB 鋪地技術(shù)
在電容式感應(yīng)系統(tǒng)中，可通過鋪地來達(dá)到抗干擾的目的，它也有助于降低感應(yīng)通道采樣誤差；但是會(huì)降低靈敏度。
鋪地位置：建議在感應(yīng)層的電極周圍接地；在非感應(yīng)層上，感應(yīng)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(yīng)層，填充率建議為40％；非感應(yīng)層，鋪地填充率為60%~80%（并不需要100％的填充率，完全填充只會(huì)增加每個(gè)感應(yīng)通道的寄生電容，并且它發(fā)揮的保護(hù)作用不會(huì)大于填充率為60%~80%的情況）。
3.3 感應(yīng)通道器件
如果PCB 板有其他干擾元器件（射頻，高頻等），每個(gè)感應(yīng)通道可以串聯(lián)一個(gè)電阻。如果系統(tǒng)寄生參數(shù)一致性不好，可靠近每個(gè)感應(yīng)通道預(yù)備一個(gè)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L(zhǎng)C 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(cè)試點(diǎn)
為便于對(duì)芯片進(jìn)行燒寫，請(qǐng)?jiān)陔娐分蓄A(yù)留出VPP、VCC、GND、SCL、SDA五個(gè)測(cè)試點(diǎn)。
4. I2C 通信
4.1 I2C協(xié)議
標(biāo)準(zhǔn)I2C 接口為2 線串行總線。CP2615 提供從I2C 接口（Slave），支持與標(biāo)準(zhǔn)I2C 匹配的總線協(xié)議，端口為：SDA 數(shù)據(jù)輸入輸出、SCL 時(shí)鐘輸入。根據(jù)協(xié)議，允許在總線上掛載多個(gè)主從I2C接口模塊。因此，為了解決總線仲裁和競(jìng)爭(zhēng)，必須對(duì)每個(gè)I2C 接口模塊設(shè)定獨(dú)立的器件地址。在I2C傳輸下，如果多個(gè)I2C 通訊芯片，CP2615 提供4 個(gè)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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