RA触控系统与J-link仿真系统设计方案

现场应用工程师(fae)作为半导体行业公司与客户沟通的桥梁,对于半导体行业内出现的各种应用与问题都有着深刻的了解与认知,在产品使用与解决方案的使用方面也有自己独特的经验与心得。
为了让更多的人了解到行业内最新的应用方案与解决方案,安富利的行业资深fae将不定期为大家带来分享。今天为大家推荐的是瑞萨电子的r7fa2e1a52dfl arm cortex-m单片机开发的一个触控系统以及利用j-link的仿真系统的搭建。
刘洪波(bob liu)安富利青岛办事处资深现场应用工程师,具有多年的renesas mcu实战和丰富的白电产品开发经验,助力客户完成多个板级设计,协助客户产品通过emc测试。
renesas advanced(ra)32位mcu是采用arm cortex-m33、-m23和-m4 处理器内核,经过 psa 认证的、行业领先的32位 mcu,具有超低的运行功耗。本文以r7fa2e1a52dfl为例,搭建一个简单的触控系统来说明瑞萨ra系列的入门硬件搭建。
r7fa2e1a52dfl基于arm cortex-m23 内核,属于ra中的ra2e1产品群,是ra系列的入门级产品, 非常适合于家电类以及物联网产品。这个产品群具有如下特点:
运行频率可达48mhz
超低功耗,可以工作在1.6v到5.5v
12位adc
增强型电容式触摸功能
rtc,安全性能高
r7fa2e1a52dfl是lqfp封装
其中的增强型电容式触摸是将电容值通过电流方式转化为频率值,通过判断固定周期的脉冲频率来判断按键,分为自容和互容两种模式。具有高灵敏度和高耐噪性,而且开发容易,可以通过软件来调整触摸的灵敏度,自动生成代码。
自容式触摸由单电级组成,布板简单,容易实现接近传感。互容式触摸是由一对发送电极和接受电极组成,具有很高的防水性,可以通过矩阵增加触摸按键的通道数。
本文的设计实例为带有触摸功能的洗衣机控制面板,触摸按键用的是自容模式,设计了13个按键。r7fa2e1a52dfl最多可以实现20个自容模式的触摸按键。以下为设计要点。
原理图配置
洗衣机触控面板原理图
本系统使用内部振荡电路,简单的rc复位。这里需要着重说明几个管脚的配置。
pin3 vcl需要通过4.7uf电容接地。
pin20 p201/md是芯片操作模式选择管脚。为1的时候是单芯片模式,为0的时候是sci boot模式。
pin24 p300/swclk是仿真接口的时钟线。
pin25 p108/swdio是仿真接口的数据线。
pin29 p112/tscap是低通滤波引脚,需要通过10nf电容接地。
为了保持系统稳定性,对于没有使用的管脚请参照如下说明配置:
以上是触摸系统的最简单配置。本系统设计的是swd接口,需要四根线连接仿真器,分别是5v、gnd、swclk、swdio。
触摸按键布板的注意事项
电容式触摸按键的灵敏度和稳定性很容易受到电极形状和大小、走线方式、电极旁边电路的布线、产品结构等因素的影响,因此在设计版图的时候,要对这些因素充分考虑。瑞萨官网有触摸按键设计的参考文档,供大家参考。
本文是以洗衣机为例来设计的版图,这种家电类产品是需要通过脉冲群实验和注入电流实验,很多触摸的方案都因为没有通过这两个实验而损耗较多时间,所以在设计这类产品的时候要提前考虑产品结构和抗干扰的问题。
下面是一个家电类产品测试注入电流实验的例子,这个产品有四个触摸按键。
上图是项目第一版方案,在注入电流实验中会有误触发的情况。下图是整改措施。
图中白色部分是地线。增加了这部分地线以后,整个系统的抗干扰性增强了很多。
j-link仿真器
ra的仿真器可以用瑞萨的e2和e2 lite,也可用通用的arm调试工具j-link。本文系统使用的是j-link,系统采用了swd接口。
这种仿真器不能给目标板提供3.3v以外的电源,本文系统是5v系统,需要外界电源给目标板提供5v电。除此以外,还需要在转接板上短接两根线。
以上就是瑞萨ra系列mcu的一个硬件仿真系统的搭建过程,简单、方便、实用,工程师及电子爱好者都可以进行尝试。更多信息您可点击文末阅读原文跳转官网查看。
原文标题:干货分享 | ra触控系统设计与j-link仿真
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