使用用户模块对CapSense性能进行调校
图4-4. 调校CSD用户模块
StartHardware ParametersHigh-Level API ParametersSet Shield Electrode Out according to needs of designMeasure Cp of sensors using EP64134 Revise PCB design according to AN2292 and AN2318NoYesIs SNR from all sensors > 5:1?YesDoes scan time meet design requirements?NoSet Finger Threshold to 75% of signalIf max Cp < 45 pF set Idac Range to 4X. Otherwise set to 8X.Set Noise Threshold to 40% of signalEnable AutocalibrationSet BaselineUpdate Threshold to double the Noise ThresholdSet Precharge Source to PRSSet Prescaler according to Table 4-2Increase Resolution and/or experiment with Scanning Speed until optimal SNR is obtainedNoSet Sensors Autoreset according to needs of designSet Hysteresis to 15% of signalSet Resolution according to Figure 4-5 and Table 4-3Is SNR from all sensors > 5:1?YesSet Debounce according to needs of designSet Scanning Speed to FastEstablish digital communication interface and obtain raw counts from each sensor during finger activation cycle, for example. Figure 4-6Reduce Resolution or use faster Scanning SpeedSet Negative Noise Threshold to same value as Noise ThresholdSet PRS Resolution to 12 bits if scan time > 380 μs, otherwise set to 8 bits. Set Low Baseline Reset to 10Start
硬件参数配置硬件，CSD方法使用该硬件将每个传感器的物理电容值转换为数字代码。该部分描述了这些参数，并为如何根据硬件特征和其他参数调校提供指导。
默认情况下，硬件参数是适用于设计中所有CapSense传感器的全局设置。在设计中，传感器的寄生电容的总值（CP）和/或传感器的灵敏度在一个较大范围内浮动，那么全局硬件参数设置可能会不适合所有传感器。在这些情况下，通过调用SetIdacValue()、SetPrescaler()和SetScanMode() API函数，然后调用ScanSensor() API函数可以为每个传感器设置相应的硬件参数。
表4-2和表4-4根据传感器的CP提供了几个关键硬件参数的建议调校值。CP的值是由PSoC的特征、PCB布局和产品组装板附近元件决定的。因上述原因，CP值必须在系统最终组装状态原位测量，即：在与系统提供服务时一样，具有相同的外围或覆盖层。测量CP值的最佳方法是使用CapSense代码示例设计指南中提供的“使用CY8C20xx6A CapSense控制器测量绝对传感器电容”代码示例。此项目使用PSoC测量系统中每个传感器的绝对电容值，因此会考虑影响CP的所有因素。请参考代码示例相关的文档，以查阅有关安装和使用的步骤。
4.9.1 CSD的建议CMOD值
基于CSD的设计的建议CMOD 值为2.2 nF。推荐使用X7R或者NPO类型的电容，以保证CINT在不同的温度条件下保持稳定状态，同时电容的电压不应低于5 V。
4.9.2 ShieldElectrodeOut（屏蔽电极输出）
使能设计中的屏蔽电极输出。
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4.9.3 IDAC范围
对于小于45 pF的最大传感器CP项目，可以使用4X；否则，则使用8X。
4.9.4 自动校准
在CY8C20xx6A CSD设计中，应将自动校准始终设置为使能状态。如果合理设置预分频器并将CMOD设置为所建议的大小，则自动校准算法可以成功设置IDAC。
4.9.5 IDAC值
禁用自动校准后，此参数将决定IDAC的当前输出。使能自动校准时（如上面的建议），该参数将被覆盖并失效。禁用自动校准时，递增该参数会降低原始计数基准线，反之亦然。
4.9.6 预充电源
该参数用于选择传感器切换时钟源。可用选项为预分频器（通过分频器使用IMO）或PRS（可通过任意发生器传输被分频的IMO时钟），这些传感器切换时钟源提供了扩频时钟。PRS提供了高级抗噪能力和较低的噪音辐射，因而它也成为默认的预充电源推荐设置。在某些情况下，预分频器预充电源可提供更高的信噪比。然而，使用铜线路时，信噪比的改善通常比较小，并且也不能明显看出是否有利于前面提到的PRS。
4.9.7 预分频器
预分频器是适用于IMO的分频器，用于开发预充电时钟。这是合理调校CSD设计时的最重要硬件UM参数。预分频器取决于所选定的预充电源、IMO和扫描传感器的CP值。表4-2显示的是基于这些参数的预分频器推荐设置。 表4-2. 根据预充电源、IMO和CP的预分频器设置
预充电源 = PRS CP （pF） <6 7–11 12–15 16–19 20–22 23–26 27–30 31–34 35–37 38–41 42–45 46–49 50–52 53–56 57–60 预分频器 IMO = 24 MHz 1 2 2 4 4 4 4 4 8 8 8 8 8 8 8 预分频器 IMO = 12 MHz 注释1 1 1 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 预分频器 IMO = 6 MHz 注释1 注释1 注释1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 预分频器 IMO = 24 MHz 2 4 4 8 8 8 8 8 16 16 16 16 16 16 16 预分频器 IMO = 12 MHz 1 2 2 4 4 4 4 4 8 8 8 8 8 8 8 预分频器 IMO = 6 MHz 1 1 1 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 预充电源 = 预分频器 注释1：不建议使用这种预充电源、预分频器和CP的组合。
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4.9.8 分辨率
可选范围为9到16位。提高分辨率可提高传感器的灵敏度、加大信噪比，并延长降噪的扫描时间。扫描分辨率为n时，最大原始计数值（所有范围内）为2n-1。表4-3显示的是基于CP和手指电容值CF的建议分辨率设置。CF是手指触摸传感器时电容值的变化量。CF值取决于覆盖层厚度、传感器大小及传感器与其他大型导体的接近程度。图4-5显示了CF值，它可作为覆盖层厚度和圆形传感器直径的函数。
图4-5. 基于覆盖层厚度和圆形传感器直径的手指电容值（CF）
表4-3. 基于手指电容值和CP的分辨率设置
CP（pF） < 6 7到12 13到24 25到48 > 49 CF = 0.1 pF 12 13 14 15 16 CF = 0.2 pF 11 12 13 14 15 CF = 0.4 pF 10 11 12 13 14 CF = 0.8 pF 9 10 11 12 13 4.9.9 扫描速度
该参数控制各个扫描结果的LSB集成时间。扫描速度选项包括：超快、快速、正常和慢速。建议将初始值选择为“快速”。在某些情况下（但非所有情况），较慢的扫描速度可以获得更高的信噪比，但扫描时间更长且功耗更大。表4-4显示的是在不同分辨率和扫描速度下，单传感器的实际扫描时间（单位为微秒）。
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表4-4. 单传感器在不同分辨率和扫描速度下的扫描时间（μs）
分辨率 （位） 9 10 11 12 13 14 15 16 超快速度 57 78 125 205 380 720 1400 2800 扫描速度 快速 78 125 205 380 720 1400 2800 5600 正常 125 205 380 720 1400 2800 5600 11000 慢速 205 380 720 1400 2800 5600 11000 22000
4.9.10 高级API参数
高级API参数决定了高级固件算法的性能，该算法用于区分传感器的激活与噪声，并补偿由环境因素所引起的信号漂移。要想为这些参数确定一个合适的取值，您必须在系统中建立起一个数字通信接口，以监控每个传感器手指激活事件期间的原始计数、基准线和差值。数据分别存储在如下三个阵列：CSD_waSnsBaseline[]、CSD_waSnsResult[]和CSD_waSnsDiff[]。如该数据所示，高级API参数的设置主要取决于环境噪声和手指信号的强度。噪声与信号强度取决于EMI环境、PCB布局、覆盖层厚度及系统的其他物理特性。因此，用于设置这些参数的基础数据必须取自最终装配状态并与未来实际应用时的EMI环境相同。
图4-6显示了传感器在一个手指激活周期中所获取的典型原始计数值，即传感器被激活然后再取消激活。叠加在数据上的标签说明了如何根据原始数据计算噪声和信号。在适当的情况下，下面的高级参数描述包括了有关如何根据噪声和信号值进行设置每参数的信息。根据CapSense设计的最佳做法，为了确保CapSense系统操作的健壮性，信噪比（SNR）至少要为5:1。如果信噪比低于5:1，则需要调整硬件参数和/或根据CapSense入门更改PCB布局，以保证信噪比最少为5:1。
图4-6. 传感器在一个手指激活周期中的典型原始计数值
SignalNoise
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4.9.11 设置高级参数
为了获取最佳参数设置，建议采用以下初始值：
? 手指阈值：传感器处于ON状态时设置为原始计数的75% ? 噪声阈值：传感器为OFF时将其设置为原始计数的40% ? 负噪声阈值：设置为（噪声阈值/2） ? 基准线更新阈值：设置为噪声阈值的两倍
? 迟滞：传感器为ON时，将其设置为原始计数的15% ? 低基准线复位：将其设置为50 ? 传感器自动复位：根据设计要求 ? 去抖动：根据设计要求
4.10 使用SmartSense用户模块
只要传感器寄生电容值在5 pF到45 pF之间，且触摸电容值最小为0.1 pF时，便能够使用SmartSense来创建一个无需调校的CapSense设计。可使用PSoC Designer 5.1中的SmartSense用户模块创建一个SmartSense设计。本节也介绍了如何将一个现有的CSD CapSense设计移植到SmartSense。
4.10.1 SmartSense指南
在应用中使用SmartSense用户模块时，请遵循以下指南：
? ?
SmartSense要求电容式用户界面设计遵循本设计指南之前章节中所记录的布局和系统设计最佳实践。
所有CSD用户模块参数（例如：IDAC值、预分频器周期、时钟分频器、扫描速度、分辨率等）由SmartSense用户模块在运行时确定。除非您已经了解使用API修改固件中的CSD参数对您的设计产生的具体影响，否则请勿进行该修改操作。
? 要想将现有的CSD设计移植到SmartSense中，
? 请确保先从程序中移除所有设置或修改CSD参数的API。
? 请确保在环境和PCB生产过程发生变化时，设计中所有CapSense传感器的寄生电容值都处于5 pF到45 pF
的范围内。 ? 请确保建议将CMOD电容（X7R，2.2 nF，额定电压超过5 V）连接到用户模块向导中已选的CMOD端口引脚上。
4.10.2 理解差异
SmartSense用户模块和标准CSD用户模块间的区别包括：
? SmartSense用户模块所支持的API与标准CSD用户模块所支持的一样。因此，除用户模块实例名称外，放置、
配置、启动或调用其他API时都无需更改。 ? 无需为调校设置任何用户模块参数，因为与调校相关的所有参数均由SmartSense用户模块在运行时被自动设置。 ? CMOD的电容值被限制为2.2 nF。在所有CapSense应用中，建议使用额定电压高于5 V的X7R电容。
? SmartSense算法将每个传感器的信噪比维持在5:1到11:1之间，这样可确保在使Capsense获得最佳性能的同时，
它仍能稳定运行。 ? 根据传感器的寄生电容，算法将SmartSense用户模块的扫描时间限制为：在24 MHz运行模式下，每个传感器的
扫描时间为410 μs到2.8 ms。
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赛普拉斯触控CapSense - 图文
