【应用方案】基于Infineon PSoC CY8C4045SAZI CapSense Controller的触...

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【应用方案】基于Infineon PSoC CY8C4045SAZI CapSense Controller的触控运动传感器台灯方案

应用场景

人体触摸感应开关已经存在多年。触控电容控制 最重要的优势之一是防止污垢和湿气进入开关使其粘连或损坏。触摸感应灯是灯和触摸开关的组合。它们是根据人体电容原理来动作，通过人体触摸而不是翻盖、按钮或其他机械开关动作。它们作为台灯和床头柜灯很受欢迎。触敏灯开关可以是可调光的，允许通过多次触摸来调节灯的亮度。

触摸感应灯是利用电容。当灯单独放在桌子上时，它具有一定的电容。这意味着如果一个电路试图用电子给灯充电, 则需要一定数量的电子才能“充满”它。当您触摸灯时，您的身体会增加它的容量。需要更多的电子来填充你和灯，电路会检测到这种差异。这些灯包含一个振荡器，当触摸金属板时会改变频率。

市场优势

PSoC™ 4 是一种可扩展和可重新配置的平台架构，适用于带有 Arm® Cortex®-M0+ CPU 的可编程嵌入式系统控制器系列。它将可编程和可重新配置的模拟和数字模块与灵活的自动路由相结合。PSoC™ 4000S 产品系列是 PSoC™ 4 平台架构的成员。它结合了具有标准通信和定时外设的微控制器、具有一流性能的电容式触摸感应系统 (CAPSENSE™)、可编程通用连续时间和开关电容器模拟模块以及可编程连接。PSoC™ 4000S 产品向上兼容 PSoC™ 4 平台的成员，以满足新的应用和设计需求。

BGT60LTR11AIP 雷达针对快速原型设计和系统集成以及初始产品特性评估进行了优化。此外, 传感器可以集成到笔记本电脑、平板电脑、电视、扬声器等系统中，以根据运动（或运动方向）检测“唤醒”它们，让它们休眠或在一段时间内未检测到运动时自动锁定定义的时间量。这样，它可以成为这些设备的智能省电功能, 并且还可以消除基于关键字激活系统的需要。雷达传感器提供了将它们隐藏在最终产品内部的可能性，因为它们通过非金属材料工作。因此，它使技术能够无缝集成到我们的日常生活中。

硬件

       - 输入功率规格: 12V/2A

       - LDO (NCP1117DTARKG) 12V输入电压转5V给PSoC CapSense MCU

       - PSoC 4 CapSense MCU (CY8C4045AZI-S413) 为CapSense控制IC

       - 雷达感测: 感测物体靠近做为系统开或关

       - I2C: CapSense的tuning界面

       - SWD: 烧录界面

       - Reset SW1: Reset 系统 / Reset SW2：从睡眠或深度睡眠中唤醒设备

       - LED driver (BCR431U) 用于驱动 白/黄 LEDs 跟RGB

       - 白/黄LED: 透过PWM讯号驱动调光

       - RGB: 透过PWM讯号驱动混光

       - UART: 用于软体debug界面

　   - 触控调光滑轨 用于使用者调光界面

       - 触控按键控制系统，白色LED，黄色LED，RGB开关

软件

CapSense 是 Cypress Semiconductor 的专利技术，它使用了一种称为电容式触控感测的方法来检测使用者的触控输入。以下是一些关于 CapSense 软体技术的补充说明：

• **电容式触控感测**：CapSense 技术的核心是电容式触控感测。当一个导体（例如人的手指）接近一个电容式感测器（例如一个 CapSense 按钮或滑块）时，它会改变感测器的电容。CapSense 技术可以测量这种电容的变化，并将其转换为触控输入。
• **自动调谐**：CapSense 技术具有自动调谐功能，这意味着它可以自动调整感测器的灵敏度以适应环境变化。例如，当感测器的环境温度或湿度变化时，或者当感测器被其他物体（例如塑胶壳或玻璃盖）覆盖时，CapSense 技术可以自动调整感测器的灵敏度以确保稳定的触控性能。
• **多触控和手势识别**：CapSense 技术支援多触控输入和手势识别。这意味着它可以识别多个同时的触控点，并且可以识别使用者的手势，例如滑动、捏合、旋转等。
• **软体库和开发工具**：Cypress 提供了一套完整的软体库和开发工具来支援 CapSense 技术。这些工具包括 CapSense 设计助手、CapSense 调谐器和 CapSense 数据视觉化工具等。这些工具可以帮助开发者快速设计和调试 CapSense 应用。
  
  

这些都是 CapSense 软体技术的一部分，它们使得 CapSense 技术能够在各种产品中提供高效、灵敏和可靠的触控输入解决方案。

脚位定义

Pin设定及定义如下图，设定两根P[3]1及P[1]2 利用PWM控制3000k 及5000k的LED灯设定和指示LED灯及CAPSENSE的pin define

LED PWM 配置

White_LED_3_1及Yellow_LED_1_2设置PWM Pin。

LED PWM 设定

如下图搜寻PWM 选PWM将下图拖拉出来设定

CapSense 设定

根据使用者需求设定CapSense technology为CSX 或CSD 以及相对应的参数(如下图)

Pin脚设定

设为Digital ouput, HW connection.

Drive mode设为Strong drive.

Initial drive state 设为High(1)

时钟设定

White_LED_PWM设定如下图，将初始值Period设定1000，Compare设定为0

将Clock设定1khz.

逻辑控制

关于逻辑控制是使用 MCU 中的逻辑判断和控制讯号来控制 LED 灯的亮度。MCU 使用 CAPSENSE（电容感应）技术来侦测触摸操作，当使用者触摸触摸感应器时，CAPSENSE 感测到变化的电容值。

透过逻辑控制，MCU 能够根据 CAPSENSE 感应器的输入讯号，判断是否有触摸事件发生。如果侦测到触摸事件，MCU 将根据触摸的位置或强度等资讯，使用 PWM（脉宽调变）技术来调整 LED 灯的亮度。

使用Sense Tuner来调教设定触摸阈值、判断触摸状态、以及实验计算 PWM 的脉宽和频率等。这些逻辑控制操作通过程式设计及使用PSoC Creator来设定MCU内部设定值来实现，以达到根据触摸操作来控制 LED 灯的亮度的目的。

** 原厂参考资料来源链接: https://www.infineon.com/dgdl/In ... 91c017d071c431e2179

►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

英飞凌（Infineon）CAPSENSE技术的核心是基于电容触摸原理的触控控制技术。以下是CAPSENSE技术的一些核心特点和功能：

- 电容感应：CAPSENSE利用电容变化来检测用户触摸。当用户接近或触摸CAPSENSE感测器时，感测器周围的电容会发生变化，CAPSENSE技术可以精确地检测和测量这种变化。

- 触摸检测：CAPSENSE技术可以用于检测触摸、接近或手势操作。通过对电容变化的分析，CAPSENSE可以准确地判断用户的触摸动作，例如按一下、按两下、滑动等。

- 灵敏度和精确度：CAPSENSE技术具有高度的灵敏度和精确度，可以实现对微小触摸的检测。它可以适应不同触摸面积和形状，并能够在各种环境条件下可靠地工作。

- 多点触控：CAPSENSE技术支援多点触摸功能，可以同时检测和跟踪多个触摸点。这使得CAPSENSE适用于需要多点操作的应用，例如缩放、旋转和手势识别。

- 节能和低功耗：CAPSENSE技术在设计上具有节能和低功耗的特点。感测器只在检测到触摸时才会启动，从而减少能耗并延长电池寿命。

PSoC 4 CapSense 控制器

- 48MHz ARM Cortex M0+

- 32KB 闪存记忆体

- 4KB 静态随机存取记忆体

- 36 GPIOs (包括 16个智能 I/O)

- 10-bit 模拟转换器

- 两个IDACs

- 2个低功号比较器

- -40C to 85C 工作温度

- 1.71-5.5V 工作电压

- 5个TCPWM

- CapSense (信噪比 > 5:1)

- 自动硬件调整 (Smart Sense)

雷达传感器

- 带有 60GHz 雷达的ARM Cortex M0

- 61G-61.5GHz 频率

- 内置运动检测器

- 内置运动方向检测器

- 直流电压输入

- 7米集成运动感应 / 11米高级运动感应

- 1个 Tx / Rx 天线

- 小于2mW功耗

- 支援工业温度级别

►方案规格

- 支援4个触控按键 (台灯开关跟白灯, 黄灯, RGB转换)

- 支援1个5段式触控滑轨 (白光, 黄光跟混光明亮度调整)

- 7至11米的雷达动作自动开关感测

- 8颗白光LED (3000K白光亮度)

- 8颗黄光LED (5000K黄光亮度)

- 4颗全彩色RGB用于混色灯光