探索Microchip Enhanced mTouch?電容式觸摸評估套件：功能、操作與調(diào)試

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電容式觸摸技術(shù)憑借其靈敏、便捷的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中。Microchip的Enhanced mTouch?電容式觸摸評估套件為開發(fā)者提供了一個(gè)全面且實(shí)用的平臺，用于探索和開發(fā)電容式觸摸應(yīng)用。本文將深入介紹該評估套件及其附屬板的相關(guān)內(nèi)容，包括其功能概述、操作要求、演示應(yīng)用、調(diào)試工具以及硬件組成等方面，幫助電子工程師更好地了解和使用這一工具。

文件下載：DM183026-2.pdf

一、套件概述

Microchip的Enhanced mTouch?電容式觸摸評估套件及附屬板旨在為PIC16F、PIC18F、PIC24F、PIC24H和PIC32微控制器平臺上的電容式觸摸感應(yīng)應(yīng)用提供開發(fā)和演示功能。該套件包含多達(dá)四個(gè)評估板和四個(gè)傳感器子板，為開發(fā)者提供了豐富的選擇和靈活性。

1.1 套件內(nèi)容

• 評估板：包括PIC16F CVD評估板、PIC18F CTMU評估板、PIC24F CTMU評估板和PIC32 CVD評估板。
• 傳感器子板：2通道滑塊傳感器子板、4通道滑塊傳感器子板、8鍵直接傳感器子板和12鍵矩陣傳感器子板。
• 其他配件：PICkit串行分析儀、兩條附件電纜（PICkit串行分析儀到評估板J2適配器電纜和USB電纜）。

1.2 額外評估板

除了套件中的評估板，還有PIC24H和PIC32 CTMU電容式觸摸評估板可供使用，它們可與套件中的傳感器子板、PICkit串行分析儀和附件電纜配合使用。

二、操作要求

要使用評估板進(jìn)行通信和編程，需要滿足以下硬件和軟件要求：

• 硬件：PC兼容系統(tǒng)，帶有CD - ROM驅(qū)動(dòng)器；PC上至少有一個(gè)可用的USB端口或一個(gè)供電的USB集線器；可選的額外USB端口用于PICkit串行分析儀。
• 軟件：Microsoft Windows XP SP2、Windows Vista（32位）或Windows 7操作系統(tǒng)；以下調(diào)試/編程開發(fā)工具之一：PICkit 3在線編程器/調(diào)試器、MPLAB ICD 3在線調(diào)試器或MPLAB REAL ICE?在線仿真器（需RJ - 11到ICSP?適配器）。

三、初始設(shè)置

3.1 軟件安裝

在使用評估套件或附屬板之前，需要安裝Microchip MPLAB集成開發(fā)環(huán)境（IDE），它提供了開發(fā)所需的匯編工具。同時(shí)，還需要一個(gè)C編譯器來運(yùn)行演示代碼，MPLAB C編譯器可無縫集成到MPLAB IDE中，且兩者均可從Microchip網(wǎng)站免費(fèi)下載。

3.2 硬件連接

將評估板放在計(jì)算機(jī)附近的平坦表面上，確保板與放置表面之間無障礙物。安裝好評估套件軟件后，使用提供的USB電纜（A到mini - B）將評估板連接到PC或供電集線器的USB端口。默認(rèn)代碼使用8按鈕板，連接子板到評估板并通電后，固件應(yīng)用將在啟動(dòng)時(shí)點(diǎn)亮板上的所有LED，手指觸摸子板上的按鍵會使相應(yīng)的LED點(diǎn)亮。

四、演示應(yīng)用

4.1 觸摸界面介紹

Microchip的mTouch電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)基于電壓掃描方法，通過檢測按鍵或按鈕電容的變化來判斷其是否被按下。PIC16F、PIC24H和PIC32無CTMU模塊的微控制器使用片上ADC的采樣保持（S&H）電容來移動(dòng)電荷，形成電容分壓器（CVD）；PIC18F、PIC24F和部分PIC32微控制器則使用片上電荷時(shí)間測量單元（CTMU）模塊為每個(gè)按鈕充電，并通過片上ADC模塊測量電壓變化來檢測觸摸事件。

4.2 觸摸感應(yīng)演示

• 8鍵直接插入子板：每個(gè)鍵直接映射到一個(gè)傳感器通道，觸摸任何鍵都會點(diǎn)亮評估板上對應(yīng)的LED。
• 12鍵矩陣插入子板：由12個(gè)觸摸敏感鍵組成4x3矩陣，觸摸任何鍵都會點(diǎn)亮相應(yīng)的LED。
• 2通道和4通道滑塊插入子板：觸摸滑塊的任何位置，LED會以條形圖形式顯示觸摸位置，手指移動(dòng)時(shí)LED條形圖會跟隨，手指移開后保持在最后位置。

五、ProfiLab - Expert?圖形用戶界面（GUI）

5.1 概述

ProfiLab - Expert? GUI可用于對Enhanced mTouch電容式觸摸評估套件和附屬板進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試。它由獨(dú)立的Windows可執(zhí)行文件mTouch GUI.exe和相關(guān)的ProfiLab - Expert項(xiàng)目組成，無需購買ProfiLab - Expert即可使用這些文件。

5.2 GUI設(shè)置

• 操作原理和臺式設(shè)置：mTouch應(yīng)用將數(shù)據(jù)格式化為以逗號分隔的五位數(shù)十進(jìn)制字符串，通過設(shè)備的UART發(fā)送（TX）引腳輸出，PICkit串行分析儀運(yùn)行特殊固件，可將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在PC上的ProfiLab - Expert GUI中。
• PICkit串行分析儀到評估板適配器電纜：除PIC16F CVD評估板可直接連接PICkit串行分析儀外，其他評估板需使用適配器電纜，通過跳線設(shè)置可適配不同評估板。
• 硬件配置：需對PICkit串行分析儀進(jìn)行重新編程，使其以COM設(shè)備模式工作，具體步驟包括安裝Microchip應(yīng)用庫、運(yùn)行PICkit串行加載器實(shí)用程序、選擇代碼文件并開始更新。
• 連接PICkit串行分析儀和PC：PIC16F CVD評估板可直接將PICkit串行分析儀插入J2連接器，其他評估板按連接設(shè)置或使用適配器電纜連接，然后使用USB A到mini - B電纜將PICkit串行分析儀連接到PC。
• 啟動(dòng)mTouch GUI：通過開始菜單選擇microchip mTouch GUI和mTouch GUI來啟動(dòng)獨(dú)立的GUI可執(zhí)行文件，若安裝了ProfiLab，也可選擇mTouch GUI項(xiàng)目來修改GUI。
• 配置mTouch GUI的COM端口：mTouch GUI使用標(biāo)準(zhǔn)異步UART/USART通信，需通過Windows設(shè)備管理器或終端模擬器（如RealTerm）確定PICkit串行分析儀分配的COM端口，然后在GUI中進(jìn)行相應(yīng)配置。

5.3 mTouch GUI屏幕

• 電壓圖：GUI有四個(gè)選項(xiàng)卡屏幕，前三個(gè)屏幕分別顯示四個(gè)按鈕的實(shí)時(shí)電壓圖，通過設(shè)置可調(diào)整繪圖格式和參數(shù)，還可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和重置統(tǒng)計(jì)值等操作。
• 虛擬鍵盤：第四個(gè)屏幕顯示虛擬鍵盤，反映mTouch演示應(yīng)用的當(dāng)前按鈕狀態(tài)。

六、評估板硬件

6.1 應(yīng)用功能概述

• PIC16F CVD評估板：通過PICkit 3頭（J1）提供ICSP線路，mini - USB連接器（J5）供電，PICkit串行分析儀用于與mTouch傳感解決方案GUI通信。調(diào)試時(shí)需注意不要同時(shí)使用USB和PICkit工具供電，且使用在線串行調(diào)試時(shí)需移除跳線J4以斷開LED。
• PIC18F CTMU評估板：與PIC24F CTMU評估板類似，但ADC通道數(shù)量不同。PIC18F46J50微控制器有13個(gè)ADC通道用于觸摸感應(yīng)應(yīng)用，通過片上USB引擎和收發(fā)器與PC通信，USB接口也為應(yīng)用供電。
• PIC24F CTMU評估板：由PIC24F微控制器管理，使用CTMU和16個(gè)A/D輸入通道監(jiān)測觸摸界面，通過USB接口與PC通信并獲取電源。
• PIC24H CVD評估板：基于與PIC24F CTMU和PIC32 CVD評估板相同的布局，可通過USB連接器或PICkit 3在線編程器/調(diào)試器供電，但不能同時(shí)連接。
• PIC32 CVD評估板：與PIC24F CTMU評估板類似，PIC32MX795F512H和PIC24FJ128GB106設(shè)備引腳兼容，通過USB接口通信和供電。
• PIC32 CTMU評估板：與PIC24F CTMU評估板類似，但ADC通道數(shù)量不同。PIC32MX220F032D微控制器有13個(gè)ADC通道用于觸摸感應(yīng)應(yīng)用，可通過USB連接器或PICkit 3在線編程器/調(diào)試器供電，但不能同時(shí)連接。

6.2 板組件

不同評估板的主要組件包括微控制器、USB mini - B插座、ICSP編程頭、電源供應(yīng)、插件傳感器LED和插件接口連接器等，各組件在不同評估板中的具體功能和特性有所差異。

6.3 評估板接口

• PIC16F CVD和PIC24H CVD評估板（I2C通信）：通過ICSP連接器將評估板連接到MPLAB ICD編程器接口，通過USB插座為評估板供電，連接PICkit串行分析儀，插入插件板，在MPLAB IDE中進(jìn)行項(xiàng)目配置并下載hex文件，最后檢查插件板工作情況。
• PIC18F CTMU、PIC24F CTMU和PIC32 CVD評估板（USB通信）：連接步驟與I2C通信評估板類似，但USB接口還用于與PC進(jìn)行通信。

七、故障排除

7.1 評估板無響應(yīng)

檢查評估板的電源供應(yīng)，包括USB電源是否正常、USB集線器是否供電、USB端口是否活躍等。

7.2 觸摸傳感器靈敏度異常

確保插件子板連接到Readme.txt文件中指定的通道，檢查mTouch傳感解決方案軟件中的傳感器條形圖設(shè)置，必要時(shí)調(diào)整跳閘點(diǎn)值。

7.3 評估板與診斷工具通信問題

確保GUI使用正確的COM端口，可使用終端應(yīng)用（如RealTerm）檢查PICkit串行分析儀的COM端口和數(shù)據(jù)完整性。若GUI無數(shù)據(jù)顯示，可能需要重啟PC以重新安裝PICkit串行分析儀的USB驅(qū)動(dòng)。

7.4 寄生電容問題

使用評估板時(shí)要考慮板邊緣連接器帶來的額外寄生電容。

7.5 焊點(diǎn)接觸問題

避免接觸焊點(diǎn)，以免觸發(fā)按鈕。

Microchip的Enhanced mTouch?電容式觸摸評估套件為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的開發(fā)平臺，通過了解其功能、操作要求、演示應(yīng)用、調(diào)試工具和硬件組成，工程師們可以更好地開發(fā)和優(yōu)化電容式觸摸應(yīng)用。在實(shí)際使用過程中，遇到問題時(shí)可參考故障排除部分進(jìn)行解決，以確保開發(fā)工作的順利進(jìn)行。