基于瑞薩R7FA2E1A52DFL MCU的觸控系統(tǒng)設(shè)計與J-link仿真

Renesas Advanced（RA）32位MCU是采用Arm? Cortex?-M33、-M23和-M4處理器內(nèi)核，其經(jīng)過PSA認(rèn)證、在行業(yè)領(lǐng)先且具有超低的運行功耗。本文以R7FA2E1A52DFL為例，搭建一個簡單的觸控系統(tǒng)來說明瑞薩RA系列的入門硬件搭建。

R7FA2E1A52DFL基于Arm? Cortex?-M23內(nèi)核，屬于RA中的RA2E1產(chǎn)品群，是RA系列的入門級產(chǎn)品，非常適合于家電類以及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。這個產(chǎn)品群具有如下特點：

運行頻率可達(dá)48MHz

超低功耗，可以工作在1.6V到5.5V

12位ADC

增強(qiáng)型電容式觸摸功能

RTC，安全性能好

R7FA2E1A52DFL是48LQFP封裝

其中的增強(qiáng)型電容式觸摸是將電容值通過電流方式轉(zhuǎn)化為頻率值，通過判斷固定周期的脈沖頻率來判斷按鍵，分為自容和互容兩種模式。具有高靈敏度、高耐噪性和容易開發(fā)的特點，用戶可以通過軟件來調(diào)整觸摸的靈敏度，自動生成代碼。

自容式觸摸由單電級組成，布板簡單，容易實現(xiàn)接近傳感。互容式觸摸是由一對發(fā)送電極和接受電極組成，具有很高的防水性，可以通過矩陣增加觸摸按鍵的通道數(shù)。

本文的設(shè)計實例為帶有觸摸功能的洗衣機(jī)控制面板，觸摸按鍵用的是自容模式，設(shè)計了13個按鍵。R7FA2E1A52DFL最多可以實現(xiàn)20個自容模式的觸摸按鍵，以下為設(shè)計要點。

原理圖配置

洗衣機(jī)觸控面板原理圖

本系統(tǒng)使用內(nèi)部振蕩電路，簡單的RC復(fù)位。這里需要著重說明幾個管腳的配置。

Pin3 VCL需要通過4.7uF電容接地

Pin20 P201/MD是芯片操作模式選擇管腳。為1的時候是單芯片模式，為0的時候是SCI boot模式

Pin24 P300/SWCLK是仿真接口的時鐘線

Pin25 P108/SWDIO是仿真接口的數(shù)據(jù)線

Pin29 P112/TSCAP是低通濾波引腳，需要通過10nF電容接地

為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定性，對于沒有使用的管腳請參照如下說明配置：

以上是觸摸系統(tǒng)的最簡單配置。本系統(tǒng)設(shè)計的是SWD接口，需要四根線連接仿真器，分別是5V、GND、SWCLK、SWDIO。

觸摸按鍵布板的注意事項

電容式觸摸按鍵的靈敏度和穩(wěn)定性很容易受到電極形狀和大小、走線方式、電極旁邊電路的布線、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素的影響，因此在設(shè)計版圖的時候，要對這些因素充分考慮。瑞薩官網(wǎng)有觸摸按鍵設(shè)計的參考文檔，供大家參考。

本文是以洗衣機(jī)為例來設(shè)計的版圖，這種家電類產(chǎn)品是需要通過脈沖群實驗和注入電流實驗的，很多觸摸的方案都因為沒有通過這兩個實驗而浪費了很多時間，所以在設(shè)計這類產(chǎn)品的時候要提前考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和抗干擾的問題。

下面是一個家電類產(chǎn)品測試注入電流實驗的例子，這個產(chǎn)品有四個觸摸按鍵。

上圖是項目第一版方案，在注入電流實驗中會有誤觸發(fā)的情況。下圖是整改措施。

圖中白色部分是地線。增加了這部分地線以后，整個系統(tǒng)的抗干擾性增強(qiáng)了很多。

J-link仿真器

RA的仿真器可以用瑞薩的E2和E2 lite，也可用通用的ARM調(diào)試工具J-link。本文系統(tǒng)使用的是J-link，價格100人民幣左右。系統(tǒng)采用了SWD接口，如下圖所示：

這種仿真器不能給目標(biāo)板提供3.3V以外的電源，本文系統(tǒng)是5V系統(tǒng)，需要外界電源給目標(biāo)板提供5V電。除此以外，需要在轉(zhuǎn)接板上短接兩根線，如下圖所示：

整個完整的仿真系統(tǒng)如下圖：

以上就是瑞薩RA系列MCU的一個硬件仿真系統(tǒng)的搭建過程，簡單、方便、實用，工程師及電子愛好者都可以進(jìn)行嘗試。

來源： 瑞薩MCU小百科（作者：劉洪波）