CY8CMBR2016 CapSense Express 16 Button Matrix Controller Datasheet (Chinese).pdf

CY8CMBR2016
CapSense® Express™ 16 按键矩阵
控制器
电容式按键控制器
特性
■
■
■
■
硬件可配置矩阵 CapSense® 控制器
❐ 无需软件工具或编程
❐ 可独立配置 16 个按键,或将其配置为一个矩阵
❐ 支持 3x4 和 4x4 矩阵配置
矩阵主机接口通信
❐ 行业标准的主机接口,现有的主机处理器固件无需更改
• 按键扫描接口
• 真值表接口
❐ 编码 GPO 接口 — 最小化所需要的引脚数量
SmartSense™ 自动调试
❐ 即使在噪杂环境中,仍然保持最佳的按键性能
❐ CapSense 参数在运行时动态设置
❐ 宽泛的寄生电容支持范围 (5 pF-40 pF)
❐ 节省调试器件的时间和精力
抗噪能力
高灵敏度、低噪声电容式感应算法
❐ 强大的抗射频和交流噪声能力
❐ 低噪声辐射
❐
低功耗
[2]
❐ 运行模式下的供电电流为每个按键 20 µA
❐ 深度睡眠电流:100 µA
■
工业级温度范围:–40 °C 到 +85 °C
■
48-QFN 封装 (6 × 6 × 0.6 mm)
概述
CY8CMBR2016 CapSense Express 电容式触摸感应控制器提供
了几项新的性能,从而即能节省时间和金钱,又能快速使能您设
计中电容式触摸感应的用户界面。该控制器是一个硬件可配置的
器件,它不需要任何软件工具、固件编码或器件编程。该器件支
持赛普拉斯革命性的 SmartSense 自动调试算法。在开发和大量
的生产过程中,如果使用了 SmartSense 自动调试算法,则不再
需要手动调试用户接口。这样不但可以加快量产时间,节省工程
时间以及测试时间,并且还能够提高优良率。
该器件支持多达 16 个电容式触摸按键。可按任何组织方式 (比
如矩阵阵列)使用于这些按键。对于大型的键盘应用 (如火警控
制面板、安全系统和门锁),该器件向后兼容的按键扫描接口能
帮用户获取快速上市(改进)的设计。任何要求 16 个 CapSense
按键的应用均能采用 CY8CMBR2016。
在 1.71 V 到 5.5 V 的工作电压范围内可以使用电池供电,从而节
省组件成本。该器件在运行模式和深度睡眠模式下均支持超低功
耗操作,从而延长电池寿命。此外,该器件还支持许多高级性能,
能够增强最终解决方案的稳定性和用户界面。主要的高级性能包
括抗噪能力和 FSS。抗噪能力提高了器件对辐射和传导噪声(如
音频和射频 (RF)噪声)的抗噪能力。 FSS 能够为距离紧密的
按键提供可靠的感应功能。 FSS 是小外形应用的关键要求。
■
CapSense 按键的系统诊断
❐ 报告器件上电时所发生的故障
❐ 按键短路
❐ 错误的调制电容值 (CMOD)
❐ 超出范围的寄生电容 (CP)
■
高级特性
❐ 侧翼传感器抑制 (FSS)功能,能够确保在间距紧密的按键
上实现稳定报点
❐ 蜂鸣器信号输出
❐ 所有按键的灵敏度均可配置
❐ 通过中断线提示主机,用于表示 CapSense 按键的状态更改
❐ 串行调试数据输出
• 简化生产线测试和系统调试的流程
■
■
CY8CMBR2016 提供三种不同的主机接口通信模式。其中包括行
业标准的主机接口协议,如按键扫描接口和真值表接口。这两个
协议再用主机处理器固件,从而能够轻松将现有的机械按键转换
成 CapSense 按键。第三个主机接口通信是带 4 位输出的编码
GPO 接口,该接口能最小化某一个按键输出所需要的引脚数量。
这三个输出均可配置,这样能够在许多应用中以各种方式使用器
件。
串行调试数据输出提供了设计的关键信息,如按键的 CP 和原始
信号。这些信息有助于进行线测试。
工作范围
1.71 – 5.5 V
❐
❐
适用于稳压电源或电池供电的应用 [1]
注释:
1. 为使 CapSense 正常运行,电源差异不应超过 5%。
2. 在下面条件下计算功耗:扫描时间为 250 ms,触摸时间为 2% 以及每个按键的 CP< 19 pF。
赛普拉斯半导体公司
文档编号:001-93004 版本 *A
•
198 Champion Court
•
San Jose, CA 95134-1709
•
408-943-2600
修订日期:November 5, 2015
CY8CMBR2016
目录
引脚分配 ............................................................................. 3
典型电路 ............................................................................. 4
配置 CY8CMBR2016 .......................................................... 8
器件特性 ............................................................................. 8
CapSense 按键 ........................................................... 8
SmartSense 自动调试 ................................................. 8
侧翼传感器抑制 (FSS) ............................................. 8
按键扫描接口 ............................................................... 8
真值表输出 ................................................................ 10
编码 4 位输出 ............................................................. 10
蜂鸣器信号输出 ......................................................... 10
中断信号线 ................................................................ 10
按键自动复位 ............................................................. 10
输出选择 .................................................................... 11
扫描速率 .................................................................... 11
灵敏度 ........................................................................ 11
系统诊断 .................................................................... 11
串行调试数据输出 ...................................................... 13
功耗和器件工作模式 .................................................. 15
响应时间 .................................................................... 16
深度睡眠模式 ............................................................. 16
文档编号:001-93004 版本 *A
布局指南和最佳实践 ......................................................... 17
示例布局 ........................................................................... 19
电气规范 ........................................................................... 21
直流电气特性 ............................................................. 21
交流电气规范 ............................................................ 23
CapSense 规范 ......................................................... 23
封装信息 ........................................................................... 24
订购信息 ........................................................................... 25
订购代码定义 ............................................................. 25
附录 .................................................................................. 26
缩略语 ............................................................................... 27
文档常规 ........................................................................... 27
测量单位 .................................................................... 27
文档修订记录 .................................................................... 28
销售、解决方案和法律信息 .............................................. 29
全球销售和设计支持 .................................................. 29
产品 ........................................................................... 29
PSoC® Solutions ....................................................... 29
赛普拉斯开发者社区 .................................................. 29
技术支持 .................................................................... 29
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CY8CMBR2016
引脚分配
表 1. 器件的引脚布局
图 1. 器件的引脚布局
说明
2
OUT_7
DO
READ_3/TT_ROW_3/EO_3/
FMEA_CLK — 输出端口接口引脚 7
3
OUT_5
DO
READ_1/TT_ROW_1/EO_1 —
输出端口接口引脚 5
4
OUT_3
DIO
SCAN_3/TT_COL_3 — 输出端口
接口引脚 3
5
OUT_1
DIO
SCAN_1/TT_COL_1 — 输出端口
接口引脚 1
6
OUT_SEL
AI
选择输出接口
7
ARST
AI
控制按键的自动复位周期
8
CS9
AI
CapSense 按键 9
9
CS8
AI
CapSense 按键 8
10
CS13
AI
CapSense 按键 13
11
CS12
AI
CapSense 按键 12
12
NC
–
保留引脚
13
FSS
DI
控制着 FSS 功能
14
NC
–
无连接
15
NC
–
无连接
16
SLEEP
DI
控制着深度睡眠模式的进入 / 退出
17
调试
DO
来自器件的串行调试数据输出
(UART TX8 行)
NC
OUT_7
OUT_5
OUT_3
OUT_1
OUT_SEL
ARST
CS9
CS8
CS13
CS12
NC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
CY8CMBR2016
(顶视图)
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
OUT_6
OUT_4
OUT_2
OUT_0
CS6
CS7
CS10
CS11
CS14
CS15
XRES
SCAN
NC
NC
Vdd
SENSITIVITY
NC
Buzzer
无连接
48 CMOD
47 Vss
46 INT
45 CS4
44 CS5
43
NC
42
NC
41 Vdd
40 CS0
39 CS1
38 CS2
37 CS3
类型
–
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
引脚名称
NC
FSS
NC
NC
SLEEP
DEBUG
Vss
引脚
1
18
VSS
–
GND
19
NC
–
无连接
34
OUT_2
DIO
SCAN_2/TT_COL_2 — 输出端口接口
引脚 2
20
NC
–
无连接
35
OUT_4
DO
READ_0/TT_ROW_0/EO_0 — 输出
端口接口引脚 4
21
VDD
–
电源
36
OUT_6
DO
READ_2/TT_ROW_2/EO_2/FMEA_D
ATA — 输出端口接口引脚 6
22
SENSITIVITY
AI
选择 CS 系统的灵敏度
37
CS3
AI
CapSense 按键 3
23
NC
–
保留,用于屏蔽电极输出
38
CS2
AI
CapSense 按键 2
24
BUZZER
DO
连接至直流蜂鸣器,用于音频反馈
39
CS1
AI
CapSense 按键 1
25
扫描
AI
控制着系统的睡眠速率
40
CS0
AI
CapSense 按键 0
26
XRES
DI
系统复位引脚
41
Vdd
–
电源
27
CS15
AI
CapSense 按键 15
42
NC
–
无连接
28
CS14
AI
CapSense 按键 14
43
NC
–
无连接
29
CS11
AI
CapSense 按键 11
44
CS5
AI
CapSense 按键 5
30
CS10
AI
CapSense 按键 10
45
CS4
AI
CapSense 按键 4
31
CS7
AI
CapSense 按键 7
46
INT
DO
中断连到主机
32
CS6
AI
CapSense 按键 6
47
Vss
–
GND
33
OUT_0
DIO
SCAN_0/TT_COL_0 — 输出端口
接口引脚 0
48
CMOD
AI
调制器电容, 2.2 nF
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
典型电路
扫描线
ODL模式
图 2. 原理图 1:按键扫描输出模式下的 16 个按键
扫描线
SCAN_0
SCAN_2
主机
HDR
读取线
强驱动
SCAN_3
READ_0
读取线
主机
INT
SCAN_1
READ_1
READ_2
READ_3
X
INT Line
机 械键 盘
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
在原理图 1 中, CY8CMBR2016 的配置情况如下:
■
16 个 CapSense 按键
■
按键扫描接口
■
连续扫描模式
■
所有按键均有较高的灵敏度
■
FSS 被使能
■
按键自动复位被禁用
■
串行调试数据输出被禁用
■
直流蜂鸣器输出
■
复位按键
■
中断信号线输出
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
图 3. 原理图 2:真值表输出模式下的 16 个按键
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
在原理图 2 中, CY8CMBR2016 的配置情况如下:
■
16 个 CapSense 按键
■
配置真值表输出,以驱动 LED
■
连续扫描模式
■
所有按键均有较高的灵敏度
■
FSS 被禁用
■
按键自动复位使能,其周期为 5 秒
■
串行调试数据输出被使能
■
直流蜂鸣器输出
■
复位按键
■
中断信号线输出
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
配置 CY8CMBR2016
SmartSense 自动调试
通过使用外部电阻可以配置 CY8CMBR2016 器件性能。通电
时,该器件将确定硬件可配置引脚上的电阻。 第 26 页上的附录
使用不同的外部电阻配置提供已被使能的性能矩阵。
■
该器件支持自动调试 CapSense 按键参数。
■
无需任何手动调试;该器件可自动调试所有参数。
■
弥补印刷电路板(PCB)的差异、器件的工艺变化以及 PCB 供
应商的变更。
■
确保用户界面设计的可移植性。
器件特性
表 2. 器件的性能列表
描述 / 用途
性能
侧翼传感器抑制 (FSS)
16 个 CapSense 按键
机械按键 / 键盘替换
■
有助于辨别间隔紧密的按键。
侧翼传感器抑制
(FSS)
有助于区分紧密排列的按键
■
使用于某个按键产生相反效果的情况。例如,某个接口具有两
个用于量度控制 (向上或向下)的按键。
按键扫描接口
机械矩阵替换
■
真值表输出
轻松实现基于真值表的解码输出模式
4 位编码输出
输出按键状态时只需较少的引脚
按键自动复位
防止按键在运行时死锁
FSS 的运行可说明下面不同的情况:
❐ 如果仅触摸一个按键,将报告 ON 状态。
❐ 当检测到多个处于 ON 状态的按键,如果先前其中某个按键
已被触摸,那么,该按键将被报告为 ON 状态。(请参考
图 4)
扫描 / 睡眠速率
根据功率需求配置器件
可配置灵敏度
选择系统的灵敏度 — 将要检测系统中
出现的最小变化
■
模仿旧式机械键盘 — 四个扫描线(I/P)和四个读取线(O/P)
深度睡眠模式
通过使器件休眠来减少功率消耗
■
读取扫描线并根据按键状态更新读取线 (请参见图 5)。
系统诊断
支持生产测试和调试
■
为机械键盘提供即插即用式替换。
■
当按键被禁用或无效时,表 3 可帮助识别扫描和读取线。
■
未使用的扫描线一般通过 5.6 k 电阻连接到 VDD
■
引脚输出中的OUT0 到OUT3 组成扫描线,OUT4 到 OUT7 组成
读取线
■
有关扫描线波形的详细信息,请查看图 6。
CapSense 按键
■
该器件可支持多达 16 个 CapSense 按键。
■
将 CSx 引脚接地,可禁用 CapSense 输入。
■
■
为使 CapSense 正常操作,应在 CMOD 引脚上连接 2.2 nF
(± 10%)电容。
同时,每个按键的寄生电容 (CP)必须小于 40 pF。
按键扫描接口
表 3. 基于按键数量的键扫描接口选择
按键数量
“ 扫描 ” 线
OUT0 到 OUT3
(<=12)&& (>8) 3 × 4
OUT0 到 OUT2
(<=8)&& (>4) 2 × 4
OUT0 到 OUT1
(>12 个)
(<=4 个)
文档编号:001-93004 版本 *A
SCAN × READ 线
4×4
1×4
OUT0
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CY8CMBR2016
图 4. FSS 被使能时与手指触摸相关的按键状态 [3]
扫描线
扫描线
(ODL模式)
图 5. 按键扫描接口改型
CY8CMBR2016
读取线
读取线
(强驱动)
主机
X
机械键盘
图 6. 扫描线波形的详细信息
注释:
3. 当手指从某个按键移动到另一个按键 (FSS 被使能)。
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
编码 4 位输出
真值表输出
■
另一个输出接口可提供矩阵式输出。
■
只需要 4 个引脚便可报告 16 个按键的按下情况。
■
所有引脚均为输出引脚,分为行或列。
■
各个按键都有其各自的代码。
■
每次仅能报告一个按键;在 FSS 被禁用时,该功能不可用。
■
使用该接口每次只能报告一个按键。
■
以行 / 列编码方式 (如表 4 所示)报告按键状态。
■
表 5 定义了解码表。
■
各个按键均有其各自的行 - 列代码。
■
轻松集成到一个要求具备单个按键按下的简单接口的系统。
■
引脚输出中的OUT4 到 OUT7 组成行线路,OUT0 到 OUT3 组成
列线路。
表 5. 编码输出
表 4. 真值表输出
4x4
按键
矩阵代码
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

3


EO[3:0]
中断时间
按键 #1
0000
1
按键 #2
0001
1
按键 #3
0010
1
按键 #4
0011
1
CapSense 检测到的按键
…
按键 #16
未按下任何按键











行
文档编号:001-93004 版本 *A
3
0
该器件提供了用于蜂鸣器输出的专用引脚。
■
可使用蜂鸣器输出驱动 P 型晶体管。该晶体管可驱动蜂鸣器或
直接驱动直流蜂鸣器到 10 mA 的灌电流。
中断信号线

0
XXXX
■
■
连接主机控制器的中断线。
■
当某个按键被触摸时,该器件将INT线置于高电平,以表示主机
被中断。在该按键被触摸期间, INT 线一直处于高电平状态。
■
可以用作主机端的栓锁输入,以读取 OUT 线路。
■
也可以用作主机控制器的中断线,以读取 OUT 线。

1
1
1
蜂鸣器信号输出

2
…
1111
2
1
列
0
按键自动复位
■
防止由放置在某个按键附近位置的导体引起的按键卡主。
■
当需要在特定时间内保持输出为ON状态时,该功能将会有用。
■
按键自动复位的时间由 ARST 引脚上的硬件配置控制。有关引
脚配置的信息,请查看 第 26 页上的附录中的表 19。
■
当某个按键被触摸时,该按键处于有效状态的最大时长为按键
自动复位周期 (请查看图 7)。
■
释放该按键后,将 440 ms 的时间内保持 CSx。
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CY8CMBR2016
图 7. 按键自动复位
按键触摸时间
超出自动复位周期
自动复位周期
按键
输出
自动复位周期后
未驱动输出
输出选择
系统诊断
■
在本节已定义的三个输出接口中,可以通过 OUT_SEL 引脚上
的硬件配置选择其中一个。有关引脚配置的信息,请查看
第 26 页上的附录中的表 19。
内置的上电自测试 (POST)机制在上电复位 (POR)时检测
下面各情况。该机制在生产测试中十分有用。所有的错误均在
OUT_6 和 OUT_7 引脚上报告,如下面所述。
■
同时只能使用三个输出接口中的一种接口。
按键短路接地
扫描速率
■
该值定义了器件在扫描所有按键后再进入低功耗睡眠模式时的
速率。更多有关低功耗睡眠模式的信息,请参考 第 15 页上的
功耗和器件工作模式。
■
通过 SCAN 引脚上的硬件配置,可以定义器件扫描速率。更多
信息,请参考 第 26 页上的附录中的表 19。
■
器件的功耗取决于扫描速率。扫描速率越高,功耗越低,反之
亦然。有关功耗计算的信息,请参考 CY8CMBR2016 设计指南
中第 5 章的内容。
灵敏度
■
灵敏度是指可识别为一个手指触摸的最小电容变化。
■
当使用较厚的盖板或较小的按键直径,应设置较高的灵敏度。
■
当要较低的功耗时,则设置较低的灵敏度。
■
灵敏度的设置可分别为:“ 高 ”、“ 中 ”、“ 低 ” 三个级别。
■
可通过 SENSITIVITY 引脚上的硬件配置来控制灵敏度。更多信
息,请参考 第 26 页上的附录中的表 19。
如果某个按键被禁用或对地短路 (如图 10 所示),应设置按键
屏蔽中的相应位,并通过 OUT_6 引脚与 OUT_7 上的 2 kHz 同步
时钟串行发送该位。
如果上电后再经过 300 ms 没有在 OUT_7 引脚上检测到任何时
钟,那么,所有的按键都通过系统诊断。如果检测到了时钟,则
代表从该时钟的第一个下降沿开始,每个按键占据着一个时钟
slot (间隙)。如果在 OUT_7 的下降沿上 OUT_6 的输出为高电
平,表示该时钟 slot 内的按键失败。
指示最后失败的按键后,该时钟输出将停止。例如,如果按键 1、
3 和 5 被禁用,系统诊断数据的传送情况将如 图 8 所示。CS1 故
障被标记为 0.5 ms 到 1 ms slot 中 OUT_6 上的高电平。 CS3 故
障被标记为 1.5 ms 到 2 ms slot 中 OUT_6 上的高电平。 CS5 故
障被标记为 2.5 ms 到 3 ms slot 中 OUT_6 上的高电平。表示 CS5
故障后,时钟输出会停止。
图 9 显示的是当 CS1、CS3 和 CS15 不通过 POST 时的系统诊
断输出的示例。
图 8. 按键被禁用时的系统诊断 — 情况 1
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
图 9. 按键被禁用时的系统诊断 — 情况 2
按键与按键短路
图 10. 按键对地短接
如果某个按键与其它按键短路连接,这些按键均被禁用,并且相
应的位字段将被设置。同时,将按照 “ 按键短路接地 ” 一节所
定义的内容发送系统诊断数据。
图 12. 按键与按键短路
按键
按键
CY8CMBR2016
短路
CY8CMBR2016
短路
按键短路连接 VDD
按键
如果某个按键短路连接 VDD,该按键将被禁用,并且相应的位字
段将被设置。同时,将按照 “ 按键短路接地 ” 一节所定义的内
容发送系统诊断数据。
CMOD 的错误值
图 11. 按键短路连接 VDD
VDD
■
CMOD 推荐值的范围为 2 nF 至 2.4 nF。
■
如果连接了小于1 nF或者大于4 nF的CMOD,则所有的按键均将
禁用并且所有 slot 上的状态输出都为逻辑高。
按键 CP > 40 pF
短路
如果某个按键的寄生电容 (CP)大于 40 pF,该按键将被禁用,
并且相应的位字段将被设置。同时,将按照 “ 按键短路接地 ”
一节所定义的内容发送系统诊断数据。
按键
文档编号:001-93004 版本 *A
CY8CMBR2016
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CY8CMBR2016
串行调试数据输出
■
系统发送固件修订版本以及所有传感器的 CapSense 状态、基
准线、原始信号、差值计数和寄生电容。
■
用于通过 DEBUG 引脚查看 CapSense 数据。
■
要想使能该功能,需要使用一个 5.6 K 电阻下拉 DEBUG 引脚的
电平。
■
可以使用赛普拉斯 MultiChart 工具查看每个按键的调试数据。
更多有关 MultiChart 工具的信息,请参阅 AN2397 — CapSense
数据查看工具中的第 2 个方法。
■
系统以 115,200 左右的波特率发送串行数据。
■
MultiChart 工具按照第 13 页上的表 6 所示的格式排列数据。
■
器件按照第 14 页上的表 7 所描述的顺序发送串行调试数据。
更多有关原始信号、基准线、差值计数和寄生电容的信息,请查
阅 CapSense 入门手册中的第 2 章。
表 6. MultiChart 中的串行调试数据
原始计数数组
SL 序号
MSB
基准线数组
LSB
MSB
差值数组
LSB
MSB
LSB
0
CS0_RC
CS0_BL
CS0_DIFF
1
CS1_RC
CS1_BL
CS1_DIFF
2
CS2_RC
CS2_BL
CS2_DIFF
3
CS3_RC
CS3_BL
CS3_DIFF
4
CS4_RC
CS4_BL
CS4_DIFF
5
CS5_RC
CS5_BL
CS5_DIFF
6
CS6_RC
CS6_BL
CS6_DIFF
7
CS7_RC
CS7_BL
CS7_DIFF
8
CS8_RC
CS8_BL
CS8_DIFF
9
CS9_RC
CS9_BL
CS9_DIFF
10
CS10_RC
CS10_BL
CS10_DIFF
11
CS11_RC
CS11_BL
CS11_DIFF
12
CS12_RC
CS12_BL
CS12_DIFF
13
CS13_RC
CS13_BL
CS13_DIFF
14
CS14_RC
CS14_BL
CS14_DIFF
15
CS15_RC
CS15_BL
CS15_DIFF
16
0x00
F/W Rev
CS_Status
0x00
CS10_CP
17
0x00
CS0_CP
0x00
CS5_CP
0x00
CS11_CP
18
0x00
CS1_CP
0x00
CS6_CP
0x00
CS12_CP
19
0x00
CS2_CP
0x00
CS7_CP
0x00
CS13_CP
20
0x00
CS3_CP
0x00
CS8_CP
0x00
CS14_CP
21
0x00
CS4_CP
0x00
CS9_CP
0x00
CS15_CP
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
表 7. 由 CY8CMBR2016 发送的串行数据输出
字节
数据
注意
0
0x0D
1
0x0A
2
CS0_RC
CS0 原始计数,无符号的 16 位整数
CS1_RC
CS1 原始计数,无符号的 16 位整数
CS2_RC
CS2 原始计数,无符号的 16 位整数
-----
------------
------------------------------------------------------
32
CS15_RC
CS15 原始计数,无符号的 16 位整数
34
0x00
–
35
FW_REV
固件修订版
36
0x00
–
37
CS0_CP
CS0 的寄生电容
38
0x00
–
39
CS1_CP
CS1 的寄生电容
40
0x00
–
41
CS2_CP
CS2 的寄生电容
42
0x00
–
43
CS3_CP
CS3 的寄生电容
44
0x00
–
45
CS4_CP
CS4 的寄生电容
46
CS0_BL
CS0 基准线,无符号的 16 位整数
CS1_BL
CS1 基准线,无符号的 16 位整数
CS2_BL
CS2 基准线,无符号的 16 位整数
------------
------------------------------------------------------
CS15_BL
CS15 基准线,无符号的 16 位整数
78
79
CS_Status
CapSense 状态,无符号的 16 位整数
–
80
0x00
–
81
CS5_CP
CS5 的寄生电容
82
0x00
–
83
CS6_CP
CS6 的寄生电容
84
0x00
–
用于 Multichart 工具的虚拟变量
3
4
5
6
7
33
47
48
49
50
51
76
77
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
表 7. 由 CY8CMBR2016 发送的串行数据输出 (续)
字节
数据
注意
85
CS7_CP
CS7 的寄生电容
86
0x00
–
87
CS8_CP
CS8 的寄生电容
88
0x00
–
89
CS9_CP
CS9 的寄生电容
90
CS0_DIFF
CS0 差值,无符号的 16 位整数
91
92
CS1_ DIFF
CS1 差值,无符号的 16 位整数
93
94
CS2_ DIFF
CS2 差值,无符号的 16 位整数
------------
------------------------------------------------------
CS15_ DIFF
CS15 差值,无符号的 16 位整数
123
0x00
–
124
CS10_CP
CS10 的寄生电容
125
0x00
–
126
CS11_CP
CS11 的寄生电容
127
0x00
–
128
CS12_CP
CS12 的寄生电容
129
0x00
–
130
CS13_CP
CS13 的寄生电容
131
0x00
–
132
CS14_CP
CS14 的寄生电容
133
0x00
–
134
CS15_CP
CS15 的寄生电容
135
0x00
用于 Multichart 工具的虚拟变量
136
0xFF
137
0xFF
121
122
功耗和器件工作模式
■
CY8CMBR2016 的设计可满足电池供电应用中的低功耗要求。
为尽可能降低工作电流,要进行下面设计:
欲了解更多有关降低功耗的流程,请参考 CY8CMBR2016 设计
指南中的第 5 章。
使用更高的按键扫描率或深度睡眠工作模式。
■
将所有未使用的 CapSense 输入接地
有两种器件工作模式:
■
按照 CapSense 入门手册中第 3.7.1 节的设计指南最小化 Cp。
■
低功耗睡眠模式
■
降低电源电压。
■
深度睡眠模式
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
低功耗睡眠模式
深度睡眠模式
以下流程图描述的是低功耗睡眠模式。
图 14. 用于使能深度睡眠模式的 SLEEP 引脚配置
图 13. 低功耗睡眠模式
SLEEP
CY8CMBR2016
更多有关低功耗睡眠模式的信息,请参阅 第 11 页上的扫描速率
节中的内容。
响应时间
响应时间是按下某个按键并且被器件视为有效按键触摸的最短
时间。
可以按照下面公式计算该时间:
RTFBT = 用户定义的按键扫描速率 + 40 ms
RTCBT = 40 ms
RTCBT 是在第一个按键触摸后的连续按键触摸的响应时间
Host Controller
■
要使能深度睡眠模式,应将硬件配置引脚 SLEEP 连接至主设
备。
■
为使该器件进入深度睡眠模式,主设备应将该引脚连接至
VDD。
■
主设备输出引脚应处于强驱动模式,以避免 SLEEP 引脚进入
悬浮状态。
■
在深度睡眠模式下,所有模块均将关闭并且该器件功耗仅为
0.1 µA。
■
在深度睡眠模式下,停止进行任何 CapSense 扫描。
■
为使器件从深度睡眠模式唤醒,应下拉 SLEEP 引脚。
■
当器件退出深度睡眠模式时, CapSense 系统将重新初始化。
重新初始换典型的时间为 8 ms。在该时间内不会报告任何按键
触摸。
■
退出深度睡眠模式后,该器件将在低功耗睡眠模式中运行。
■
如果上电时SLEEP引脚被置于高电平,那么器件不会立即进入
深度睡眠模式。进入深度睡眠模式前,该器件先初始化所有的
内部模块,并扫描所有传感器一次。
■
如果上电时 SLEEP 引脚被置于高电平,那么,主设备从深度睡
眠模式唤醒器件时,扫描速率将被计算。
其中:
RTFBT 是第一个按键触摸的响应时间
Digital Output pin
(Controls Deep Sleep)
更多有关用户定义的按键扫描速率的信息,请参阅 第 11 页上的
扫描速率一节。
例如,假设在一个包含 9 个按键的设计中,将用户定义的按键扫
描速率设置为 “Low” (250 ms)。这时,响应时间如下:
RTFBT = 250+40 = 290 ms
RTCBT = 40 ms
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CY8CMBR2016
布局指南和最佳实践
表 8. 布局指南
SL 序号
最大值
按键形状
–
–
按键尺寸
5 mm
15 mm
3.
按键间距
等于按键离地
间隙
4.
按键离地间隙
0.5 mm
2 mm
5.
接地层 - 顶层
–
–
网格接地模式,其中走线宽度为 7 mil,格子为 45 mil (25% 填充)
–
网格接地模式,其中走线宽度为 7 mil,格子为 70 mil (17% 填充)。
450
2.
6.
类目
推荐值 / 备注
最小值
1.
接地层 - 底层
–
7.
从传感器到器件引脚的
走线长度
–
8.
实心圆形、带 LED 孔的圆形,或圆角的矩形
在布局估计表中提供
8 mm
在布局估计表中提供
在布局估计表中提供
走线宽度
0.17 mm
9.
走线布局
–
–
10.
传感器的过孔位置
–
–
过孔应接近按键边缘,以降低走线长度并增强灵敏度。
11.
传感器走线的过孔尺寸
–
–
10 mil
12.
传感器走线上的过孔数
1
2
1
13.
CapSense 串联电阻的
放置
–
10 mm
为实现噪声抑制,应将 CapSense 串联电阻置于靠近 PSoC 的地方。
与其它电阻相比, CapSense 电阻具有最高的优先级,因此应首先放
置 CapSense 电阻。
14.
任何 CapSense 走线
距接地层的距离
10 mil
20 mil
20 mil
15.
器件放置
–
–
将器件安装在传感器的对面层。器件和传感器间的 CapSense 走线长
度要为最小 (请查看上面的走线长度内容)
16.
双层 PCB 上各元件的
放置
–
–
顶层 — 传感器;底层 — 器件、其它组件以及走线。
17.
四层 PCB 上各元件的
放置
–
–
顶层 — 传感器;第二层 — CapSense 走线和 Vdd,并且应避免在传感
器下面放置路由 Vdd 走线;第三层 — 网格地;底层 — 器件、其它组
件以及非 CapSense 走线
18.
覆盖层厚度
0 mm
5 mm
19.
覆盖层材料
–
–
应为非导电材料。玻璃、 ABS 塑料、胶木、木材、等等。 PCB 与覆盖
层之间不能有气隙。请使用粘合剂来粘贴 PCB 和覆盖层。
20.
覆盖层粘合剂
–
–
粘合剂应为非导电材料且纯绝缘介质。
建议使用 3 M 467 MP 和 468 MP 粘合剂。
21.
电路板厚度
–
–
基于 CapSense FR4 设计的标准板厚为 1.6 mm。
文档编号:001-93004 版本 *A
0.20 mm 0.17 mm (7 mil)
应将走线路由到无传感器的侧面上。如将非 CapSense 走线穿过
CapSense 走线,则应确保其垂直相交。
请使用布局估计数据表来决定使用覆盖层。
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CY8CMBR2016
图 15. CapSense 按键形状
图 16. 按键布局设计
X:按键离地间隙 (请参考 第 17 页上的布局指南和最佳实践)
Y:按键间距 (请参考 第 17 页上的布局指南和最佳实践)
图 17. 推荐的过孔放置
文档编号:001-93004 版本 *A
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示例布局
图 18. 顶层
文档编号:001-93004 版本 *A
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图 19. 底层
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
电气规范
本节介绍了 CY8CMBR2044 器件的直流和交流电气规范。
表 9. 最大绝对额定值
参数
TSTG
存放温度
说明
最小值
–55
VDD
与 VSS 相对的供电电压
VIO
IMIG
CapSense 输入和数字输出引脚的 VSS – 0.5
直流电压
–25
任意 GPO 输出引脚中的最大电流
ESD
静电放电电压
LU
闩锁电流
典型值
25
–0.5
最大值
+125
单位
°C
注意
–
+6.0
V
存放温度越高,数据保持时间就越短。
推荐的存放温度为 +25 °C ± 25 °C。存放
温度长期保持在 85 °C 以上会降低可靠性。
–
–
VDD + 0.5
V
–
–
+50
mA
–
2000
–
–
V
–
–
200
mA
符合 JESD78 标准
典型值
–
最大值
+85
单位
°C
–
人体模型 ESD
表 10. 工作温度
参数
说明
TA
环境温度
TC
商业级温度
TJ
裸片的工作温度
最小值
–40
注意
0
–
+70
°C
–
–40
–
+100
°C
–
直流电气特性
下表列出了在以下电压和温度范围内许可的最大和最小规范。
表 11. 直流芯片级规范
VDD[4、 5、 6]
IDD
参数
供电电压
说明
最小值
1.71
典型值
–
最大值
5.5
单位
V
–
注意
供电电流
–
3.3
4.0
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C
IDA
工作电流
–
3.3
4.0
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C,连续
传感器扫描
IDS
深度睡眠电流
–
0.1
0.5
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C
IAV1
平均电流
–
0.25
–
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C,一共
使用 16 个按键,触摸时间为 0%,所有传
感器的 CP< 19 pF,扫描速率 = 250 ms。
IAV2
平均电流
–
2.13
–
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C,一共
使用 16 个按键,触摸时间为 50%,所有传
感器的 CP< 19 pF,扫描速率 = 250 ms,键
盘扫描模式被使能。
IAV3
平均电流
–
0.42
–
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C,一供
使用 16 个按键,触摸时间为 0%,所有传
感器的 CP 均大于 19 pF 并小于 40 pF,扫
描速率 = 250 ms。
IAV4
平均电流
–
2.2
–
mA
条件为:VDD = 3.0 V, TA = 25 °C,一共
使用 16 个按键,触摸时间为 50%,所有传
感器时间 CP 均大于 >19 pF 并小于 < 40
pF,扫描速率 = 250 ms,键盘扫描模式被
使能。
注释:
4. 当 VDD 电压保持在 1.75 V - 1.9 V 范围内的时间超过 50 µs 时,从 1.75 V-1.9 V 范围移至 2 V 以上的转换率必须慢于 1 V/500 µs,这样可以避免触发 POR。任何其它
电压范围内或跃变时转换率的另外限制是 SRPOWER_UP 参数。
5. 断电后,确保在 VDD 降至 100 mV 以下后才使用备用电源。
6. 为能正常实现 CapSense 模块功能,如果 VDD 的下降电压超过基本 VDD 电压的 5%,则 VDD 的下降的速率不能超过 200 mV/s。基本 VDD 电压的范围可为 1.8 V 5.5 V。
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CY8CMBR2016
直流通用 I/O 规范
下表分别列出了以下电压和温度范围内许可的最大和最小规范:3.0 V 到 5.5 V, –40°C  TA  85 °C ; 2.4 V 到 3.0 V,–40 °C  TA
 85 °C,或 1.71 V 到 2.4 V,–40 °C  TA  85 °C。典型参数适用于 25 °C 且电压为 5 V 和 3.3 V 的条件,这些参数仅供设计指南使用。
表 12. 3.0 V 到 5.5 V 的直流通用 I/O 规范
说明
最小值
单位
注意
VOH1
参数
所有输出引脚上的输出高电平电压
VDD – 0.2
典型值 最大值
–
–
V
IOH < 10 µA,所有 I/O 引脚上最大源电流
为 40 µA
VOH2
OUT 引脚上的输出高电平电压
VDD – 0.9
–
–
V
IOH = 1 mA,所有 I/O 引脚上的最大源电流
为 2 mA
VOH3
INT 和 BUZZ 引脚上的输出高电平
电压
VDD – 0.9
–
–
V
IOH = 5 mA,所有 I/O 引脚上的最大源电流
为 10 mA
VOL
输出低电平电压
–
–
0.75
V
IOL = 25 mA/ 引脚,VDD > 3.3 V,所有 I/O
引脚上的最大源电流为 60 mA
VIL
输入低电平电压
–
–
0.80
V
–
VIH
输入高电平电压
2.00
–
–
V
–
表 13. 2.4 V 到 3.0 V 的直流通用 I/O 规范
参数
单位
注意
所有输出引脚上的输出高电平电压
VDD – 0.2
–
–
V
IOH < 10 µA,所有 I/O 引脚上最大源电流为
40 µA
VOH2
OUT 引脚上的输出高电平电压
VDD – 0.4
–
–
V
IOH = 0.2 mA,所有 I/O 引脚上的最大源电
流为 0.4 mA
VOH3
INT 和 BUZZ 引脚上的输出高电平
电压
VDD – 0.5
–
–
V
IOH = 2 mA,所有 I/O 引脚上的最大源电流
为 4 mA
VOL
输出低电平电压
–
–
0.75
V
IOL = 10 mA/ 引脚, VDD > 3.3 V,所有 I/O
引脚上的最大源电流为 30 mA
VIL
输入低电平电压
–
–
0.72
V
–
VIH
输入高电平电压
1.40
–
–
V
–
最小值
典型值
最大值
单位
注意
VOH1
说明
最小值
典型值 最大值
表 14. 1.71 V 到 2.4 V 的直流通用 I/O 规范
参数
说明
VOH1
OUT 引脚上的输出高电平电压
VDD – 0.2
–
–
V
IOH =10 µA,所有 I/O 引脚上的最大
源电流为 20 µA
VOH2
OUT 引脚上的输出高电平电压
VDD – 0.5
–
–
V
IOH = 0.5 mA,所有 I/O 引脚上的最
大源电流为 1 mA
VOH3
INT 和 BUZZ 引脚上的输出高电平
电压
VDD – 0.2
–
–
V
IOH =100 µA,所有 I/O 引脚上的最大
源电流为 200 µA
VOH4
INT 和 BUZZ 引脚上的输出高电平
电压
VDD – 0.5
–
–
V
IOH = 2 mA,所有 I/O 引脚上的最大
源电流为 4 mA
VOL
输出低电平电压
–
–
0.4
V
IOL = 5 mA/ 引脚,VDD > 3.3 V,所有
I/O 引脚上的最大源电流为 20 mA
VIL
输入低电平电压
–
–
0.30 × VDD
V
–
VIH
输入高电平电压
0.65 × VDD
–
–
V
–
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
交流电气规范
下表列出了在以下电压和温度范围内许可的最大和最小规范。
表 15. 交流芯片级规范
参数
说明
最小值
最大值
–
250
SRPOWER_UP 电源转换速率
单位
注意
V/ms 上电期间的 VDD 上升速率
TXRST
上电时外部复位的脉宽
1
–
ms
器件的电源有效后,该参数可用
TXRST2
上电后外部复位的脉宽
10
–
ms
器件的 VDD 到达最大值后,该参数可用
表 16. 交流通用 I/O 规范
参数
说明
最小值
典型值
最大值
单位
注意
TRise1
OUT 引脚上的上升时间, Cload = 50 pF
15
–
80
ns
VDD = 3.0 到 3.6 V, 10%–90%
TRise2
INT 和 BUZZ 引脚上的上升时间, Cload = 50 pF
10
–
50
ns
VDD = 3.0 到 3.6 V, 10%–90%
TRise3
OUT 引脚上的上升时间, Cload = 50 pF
15
–
80
ns
VDD = 1.71 到 3.0 V, 10%–90%
TRise4
INT 和 BUZZ 引脚上的上升时间, Cload = 50 pF
10
–
80
ns
VDD = 1.71 到 3.0 V, 10%–90%
TFall1
下降时间,所有的输出电容 Cload = 50 pF
10
–
50
ns
VDD = 3.0 到 3.6 V, 90%–10%
TFall2
下降时间,所有的输出电容 Cload = 50 pF
10
–
70
ns
VDD = 1.71 到 3.0 V, 90%–10%
CapSense 规范
参数
说明
最小值
典型值
最大值
单位
注意
CP
寄生电容
5.0
–
(CP+CF)<40
pF
CP 是指不存在手指触摸时引脚能
检测到的总电容。 CP 等于
C_sensor、 C_trace、过孔电容
和 CPIN 之和
CF
手指电容
0.25
–
(CP+CF)<40
pF
CF 是手指触摸所引起的电容
CPIN
引脚上作为输入的电容负载
0.5
1.7
7
pF
如果想要 CapSense 正常工作,
必须使用该电容
CMOD
外部调制电容
2
2.2
2.4
nF
如果想要 CapSense 正常工作,
必须使用该电容
RS
引脚和按键之间的串联电阻
–
560
616
W
降低 RF 噪声
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CY8CMBR2016
封装信息
表 17. 每种封装的热阻
典型 θJA[7]
封装
48-QFN
[8]
19 °C/W
表 18. 回流焊峰值温度
封装
48-QFN
最小峰值温度 [9]
最高峰值温度
最高温度时的时间
240 °C
260 °C
30 秒
图 20. 48-QFN (6 × 6 × 0.6 mm)
001-57280*E
注释:
7. TJ = TA + 功率 x θJA。
8. 要达到 QFN 封装特定的热阻,中心热焊盘必须焊接到 PCB 接地层。
9. 根据焊料熔点的不同,可能需要更高的温度。典型焊接温度为 220 ± 5 °C (使用 Sn-Pb 焊膏)或 245 ± 5 °C (使用 Sn-Ag-Cu 焊膏)。请参见焊料制造商提供的规
范。
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
订购信息
订购代码
封装类型
工作温度
CapSense
其它 I/O
输入
XRES
引脚
CY8CMBR2016-24LQXI
48-QFN (6 × 6 × 0.6 mm)
工业
17 [10]
17 [11]
有
CY8CMBR2016-24LQXIT
48-QFN (6 × 6 × 0.6 mm)(卷带封装)
工业
17 [10]
17 [11]
有
订购代码定义
CY
8
C MBR 2016 - 24 LQX I (T)
T = 卷带封装 空白 = 标准
温度范围:I = 工业
封装代码:LQX = QFN 无铅
速度:24 MHz
器件型号:2016
MBR = 机械按键替代
技术代码:C = CMOS
市场代码:8 = PSoC
公司 ID: CY = 赛普拉斯
注释:
10. 16 个 CapSense 输入 + 1 个 CMOD 引脚。
11. 8 个可配置 GPIO + 1 个蜂鸣器输出 + 1 条睡眠线 + 1 个中断行 + 1 条调试线路 + 5 个配置引脚。
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CY8CMBR2016
附录
表 19. 器件特性与电阻配置矩阵
性能
侧翼传感器抑制 (FSS)
按键自动复位
输出选择
扫描速率
灵敏度
深度睡眠模式
注意
被禁用
接地
被使能
VDD / 悬空
被使能,自动复位周期 = 5 ms
接地
被使能,自动复位周期 = 20 ms
1.5 kΩ (±5%)电阻接地
被使能,自动复位周期 = 40 ms
5 kΩ (±5%)电阻接地
禁用
VDD / 悬空
真值表 I/F
接地
编码 4 位输出
1.5 kΩ (±5%)电阻接地
键盘扫描接口输出
VDD / 悬空
低, 250 ms
接地
中, 150 ms
1.5 kΩ (±5%)电阻接地
高, 40 ms
5 kΩ (±5%)电阻接地
连续扫描
VDD / 悬空
低
接地
中
1.5 kΩ (±5%)电阻接地
高
VDD / 悬空
器件退出深度睡眠模式
接地
VDD
器件进入深度睡眠模式
文档编号:001-93004 版本 *A
引脚配置
器件引脚名称
FSS
ARST
OUT_SEL
SCAN
SENSITIVITY
SLEEP
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CY8CMBR2016
缩略语
文档常规
缩略语
说明
测量单位
AC
交流
CF
手指电容
°C
摄氏度
CMOD
调制器电容
kHz
千赫兹
CP
寄生电容
k
千欧姆
EO_x
编码输出 — 位 ‘x’
MHz
兆赫兹
FMEA
故障模式影响分析
M
兆欧
FSS
侧翼传感器抑制
A
微安
ODL
开漏低驱动
F
微法
POR
上电复位
s
微秒
POST
上电自测试
mA
毫安
QFN
四方扁平无引脚器件
ms
毫秒
RF
射频
mV
毫伏
READ_x
按键扫描接口 — 第 ‘x’ 读取行
nA
纳安
SCAN_x
按键扫描接口 — 第 ‘x’ 扫描行
nF
纳法
SNR
信噪比
ns
纳秒
TT_COL_x
真值表的列输出 — 第 ‘x’ 列

欧姆
pF
皮法
ppm
百万分率
s
秒
V
伏特
W
瓦特
TT_ROW_x 真值表的行输出 — 第 ‘x’ 行
文档编号:001-93004 版本 *A
符号
测量单位
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CY8CMBR2016
文档修订记录
文档标题:CY8CMBR2016, CapSense® Express™ 16 按键矩阵控制器
文档编号:001-93004
ECN
版本
变更者
提交日期
变更说明
**
4521472
HHLL
11/20/2014
本文档版本号为 Rev**,译自英文版 001-67921 Rev*C。
*A
5002000
XZNG
11/05/2015
本文档版本号为 Rev*A,译自英文版 001-67921 Rev*E。
文档编号:001-93004 版本 *A
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CY8CMBR2016
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文档编号:001-93004 版本 *A
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修订日期 November 5, 2015
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